詹姆斯韦伯望远镜:能证明诺奖得主彭罗斯的循环宇宙理论真假吗？

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10月6日，天文界出了一件大事，诺奖得主罗杰·彭罗斯在《皇家天文学会月刊》发表了一篇重磅级论文《Apparent evidence for Hawking points in the CMB Sky》（微波辐射中存在霍金点的明显证据）！也许很多朋友看这标题都有点懵，这说的啥啊？

霍金点是黑洞蒸发后留下的痕迹，彭罗斯认为在宇宙微波背景辐射上观测到了霍金点，这是上一个宇宙的超级黑洞蒸发后留在微波背景辐射上的证据，也就是说，彭罗斯抛出了一个震荡天文界的答案：宇宙未来的结局将是循环宇宙！

宇宙到底是个什么结局？彭罗斯的循环宇宙是啥意思？

到现在为止，宇宙诞生的大爆炸理论在科学界取得共识的比例还是极高的，毕竟现在观测到的大部分现象都能和大爆炸理论相互印证！但科学界对宇宙未来的命运却扑朔迷离，因为遗留了太多的谜团需要解决！

宇宙有几个可能的结局？

尽管爱因斯坦折腾出了引力场公式，而且他也发现宇宙似乎并不是稳恒态的，但他还是没有勇气打破这个固有的认识，使得弗里德曼和勒梅特拔得了头筹，勒梅特提出了原生原子说，哈勃则在观测上证明了它，此后的科学家在理论和观测中分别证明大爆炸的余晖：微波背景辐射后大爆炸原初物质合成比例，观测与计算印证都非常精准！所以宇宙必定是动态的！

与宇宙命运相关的几个参数

弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规揭示了宇宙可能可能的几种发展方向，但不太容易理解，好在1967年爱德华·哈里森这位好人为大家整理了与弗里德曼度规相关的几种宇宙可能！一张表格，一目了然！

宇宙的几种可能

上图是关乎宇宙命运的空间曲率K和宇宙学常数Λ这两个参数结合，产生的各个可能的取值，没有静态宇宙！但命运却各不相同，至少我们知道宇宙坍缩的可能性很低，大多数情况下都是膨胀的！但这个决定命运的K和Λ如何来确定呢？

天文学家通过哈勃常数H和宇宙质量密度ρ以及普朗克卫星的观测得到一个临界密度，和现代宇宙的密度对比，发现两者几乎几乎一致，也就是说宇宙差不多就是平坦的，而且在微波背景辐射的观测上也指向了一点，宇宙可能不是封闭的！

当然到此时仍然有几种可能，如果宇宙是封闭的，那么在引力主导下可能会重新回到大坍缩，如果是开放的话，那么可能会继续膨胀，最不可能的就是加速膨胀将宇宙撕裂！

但在1998年的大发现则让科学界有点懵，因为两个科学团队都观测到一个惊人的事实，遥远的星系正在加速离去，而根据距离计算，宇宙大约在距今45亿年前，宇宙膨胀到现代宇宙的73%大小时，传说中的真空能产生的排斥力占据了主导，宇宙开始加速膨胀。也就是说宇宙将会走向此前最不愿意面对的结果：加速膨胀！

彭罗斯的循环宇宙是啥意思？

其实彭罗斯早在2010年就推出了这个理论，他并不太认同当前科学界普遍支持的能解释现代宇宙的暴涨说，这是麻省理工的阿兰古斯在80年代提出的，而是比较倾向于大坍缩，而且这个坍缩曾经不止一次的发生，宇宙一直处在循环中，而且我们的宇宙也不知道是宇宙的第几次循环！

霍金在时间简史中就曾提出平行宇宙的一种可能，就是时间轴上的平行宇宙，时间没有起点，它一直在发生，宇宙正是沿着这条时间轴反复爆炸-诞生宇宙-坍缩-再爆炸等，这些宇宙无穷无尽，但并不能相互往来！

霍金在1974年提出黑洞蒸发理论后，彭罗斯将其应用到了宇宙微波背景辐射观测上，因为黑洞蒸发时间极其久远，甚至在你能想象出的时间以外，因此上一个宇宙最后消失的就是黑洞，它的蒸发会在下一个宇宙爆炸时的余晖上留下痕迹！

彭罗斯认为微波背景辐射上留下了数个可能的霍金点，因此这将支持他提出的循环宇宙理论！在获得诺奖的当天发表了这篇论文是相当有深意的，这个推广效应相当大，不过可能在科学界获得支持并不多。

2021年詹姆斯韦伯望远镜发射，也许将揭开宇宙的谜团

据NASA最新消息，詹姆斯韦伯望远镜已经通过了测试，预计将在2021年10月份发射！可能大家已经对这个望远镜都快要失去信心了，确实，它无数次跳票，原计划是在2007年发射代替修修补补仍然在使用的哈勃望远镜，而在2011年7月21日，“亚特兰提斯号”最后一次任务返回后退出现役，哈勃再也无法维修，已经风雨飘渺！

哈勃的光学结构

哈勃望远镜是光学波段的RC结构望远镜，而随着人类对宇宙边缘认识的提升，迫切需要一种能在金红外波段的大口径光学望远镜来代替哈勃，因为随着宇宙的膨胀，更加遥远的星系辐射的光被红移到了近红外波段！

詹姆斯韦伯望远镜

哈勃最远能观测到宇宙诞生后大约4亿年形成的星系，而詹姆斯韦伯至少也可以观测到宇宙诞生后2亿年时的星系，甚至可能还会更远，直达大爆炸的余晖宇宙微波背景辐射的红外段！

詹姆斯韦伯的光学数据

哈勃望远镜的主镜大约为2.4米，光学结构为RC，而詹姆斯韦伯望远镜的口径则为6.5米，有18面六边形的主镜拼接而成的反射望远镜，结构简单但光学素质极高，而且它运行在太阳和地球之间的第二拉格朗日点，此处在地球远离太阳的方向，地球对观测几乎没有影响，并且还有一个大型遮阳板将保持它的镜片和四个科学仪器低于50 K（?220 °C；?370 °F），这让它的CCD可以工作在极其灵敏的状态下！

普通人(左)、哈勃太空望远镜(中)、詹姆斯·韦伯太空望远镜(右)大小对比

詹姆斯韦伯望远镜的主要任务是调查大爆炸理论的残余红外线证据（宇宙微波背景辐射），即观测今天可见宇宙的初期状态。

观测距离的对比

也许它将证明罗杰·彭罗斯循环宇宙的可能是否存在！