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宇宙是一个无始无终的循环?

2020-08-22| 发布者: 庆云新媒体| 查看: 135| av在线视频 : 1|主播微信福利迅雷资源文章来源: 互联网

摘要: 撰文丨SamuelVelasco翻译丨张露丹编辑丨杨心舟目前,科学家通常是如许描述宇宙诞生的容貌:约莫140亿年前,宇宙......

主播微信福利迅雷资源撰文丨Samuel Velasco

翻译丨张露丹

编辑丨杨心舟

主播微信福利迅雷资源目前,科学家通常是如许描述宇宙诞生的容貌:约莫140亿年前,宇宙出现了大量不知那边而来的能量。宇宙在短时间内开始急剧扩张,能量的发作让宇宙像气球一样膨胀。这次扩张将宇宙中任何大尺度上存在曲率的地方都拉平了,这也形成了今天我们所看到的结果:宇宙可能是一个平展的几何结构。(只管也有理论认为宇宙可能是关闭的球状)物质彻底地混淆在一起,以至于宇宙看起来险些没有明显特性。在宇宙各处,恒星与星系从成团的物质中产生了,它们也成为了本该光洁无暇的宇宙画布上不起眼的灰尘。

主播微信福利迅雷资源宇宙暴胀理论对这一征象举行了论述,该理论与迄今为止全部观测都相符,大多数宇宙学家都对此表示认同。不外也有人发明,暴胀理论的一些推论会令人狐疑。大部门区域的时空都在不停地迅速膨胀。结果是,暴胀不可制止地会产生多重宇宙,即包罗了无穷多的“口袋宇宙”。一些品评者认为,暴胀理论能用来预测任何事,而这也相当于它终极什么都预测不了。“暴胀理论并不像预期的一样奏效。”保罗·斯坦哈特(Paul Steinhart)说道,他是暴胀理论的首创人,现在却成为该理论最著名的品评者之一。

主播微信福利迅雷资源比年来,斯坦哈特和其他人已经着手提出一套关于宇宙形成的差别理论。他们重拾起循环宇宙的看法:宇宙在周期性地扩张与紧缩。他们希望可以或许挣脱宇宙大爆炸的桎梏,再现我们今天所见的平展而平滑的宇宙。

最近,斯坦哈特与一些专攻引力计算模子的研究者睁开了互助,他们分析了一个坍缩的宇宙是如何改变其自身结构的。而且,研究终极发明坍缩宇宙的紧缩水平能凌驾膨胀水平。不管宇宙在紧缩前看起来何等奇异扭曲,宇宙坍缩都可以或许极大地抹平大部门的宇宙原始褶皱。

压缩视野

主播微信福利迅雷资源在已往一年半时间里,斯坦哈特和德国马克斯·普朗克研究所的宇宙学家安娜·伊尧什(Anna Ijjas)互助,提出一种新颖的循环宇宙,或者说“火宇宙”观点——这一理论认为,不颠末坍缩也能实现宇宙重生。

主播微信福利迅雷资源当人们试图将宇宙膨胀与紧缩可视化时,经常将宇宙描述成气球,而且用一个“宇宙标度因子”来描述宇宙尺寸变化。别的,还存在另一个丈量标尺——哈勃半径,也就是我们能见的最大间隔,不外其一直备受冷遇。在广义相对论方程中,两个尺度因子会各自独立演化,而且你可以通过改变任何一个因子来使宇宙变得平展。

你可以想象有一只蚂蚁处于一个气球上。暴胀就像吹气球,宇宙在膨胀阶段变得平滑与平展。而循环宇宙在紧缩历程也能保持平滑。在这一阶段,气球会平缓地紧缩,而该历程的大多数事件主要在视界边沿产生。这就像那只蚂蚁通过一个功效日益强盛的放大镜观察万物,但它能瞥见的间隔在紧缩,因此它所处的世界就会渐渐失去特性。

主播微信福利迅雷资源斯坦哈特和他的搭档假想了一个可能已扩张了一万亿年的宇宙,该历程会被一种无所不在的(也是假设的)能量场所驱动。(现在我们会将这种场的活动归因于暗能量)当能量场终极变得稀疏,宇宙开始平缓地紧缩。颠末数十亿年,一个紧缩的标度因子把万物都拉得更近了一些(但没有紧缩到一个点)。而此时,宇宙剧烈的改变来自哈勃半径,它会迅速变化,终极变得极小。宇宙的紧缩给能量场重新蓄能,令宇宙变热而且使其中的原子蒸发。紧随其后是一次向外反弹扩张,而宇宙再次循环,得到重生。

主播微信福利迅雷资源在这一反弹模子中,极小的哈勃半径包管了宇宙能维持平滑和平展。暴胀令宇宙中许多初始的不平整之处膨胀,变为真实而庞大的多重宇宙,而缓慢的紧缩却会挤压,并终极让它们消散。终极留下的将会是一个无始,无终,没有大爆炸奇点,也没有多重宇宙的宇宙。

任意宇宙到我们的宇宙

主播微信福利迅雷资源现在,宇宙暴胀与宇宙反弹理论都面临一项挑战,那就是它们需要证实,无论宇宙是怎样开始的,两项理论中的能量场是能造就现今宇宙的。

主播微信福利迅雷资源伊尧什和斯坦哈特经常品评暴胀理论只在特殊情况下才建立,好比其能量场需要在无显著特性和位移极小的情况下形成。理论物理学家已经彻底地研究了这些情况,部门是由于这些是唯一用黑板和数学就能解决的例子。据伊尧什与斯坦哈特公布的两篇预印稿的描述,他们的研究团队在最近的计算机模拟中,用平缓紧缩模子对一系列初生宇宙举行了测试,这些运算对于纸笔分析来说太过庞大。

通过引入普林斯顿大学一位专攻广义相对论计算模子的理论物理学家弗朗斯·普里托里厄斯(Frans Pretorius)的代码,互助团队探索了差别能量场下宇宙紧缩的情况,包括扭曲隆起的场,在错误偏向上移动的场,甚至两部门各朝相反偏向剧烈移动的场。而险些在全部情况下,紧缩历程都会迅速产生一个跟我们的宇宙一样的宇宙。“你只要让模子自然运行,宇宙在缓慢紧缩后就变得非常平展和平滑。”斯坦哈特如许说道。

凯蒂·克劳夫(Katy Clough),牛津大学一位专攻广义相对论数值解法的宇宙学家,称这一次新模拟“非常全面”。但她也提示,这类分析确实是最近有了先进的计算能力才得以实现,而暴胀理论可以处置惩罚哪些条件,其完备范围仍是未知的。“这项理论已经完成了一半事情,但它仍需更多证据,”她说。

只管对于伊尧什和斯坦哈特的模子的兴趣各有差别,大多数宇宙学家依旧认同暴胀理论不会如许就轻易被扳倒。“平缓紧缩理论当下并不是能与其匹敌的竞争者。”纽约大学的宇宙学家格里高利·加巴达泽(Gregory Gabadadze)表示。

伊尧什和斯坦哈特接下来将继续充实反弹模子——这是一个更庞大的研究对象,其中需要引入全新的相互作用来将万物再次推开。伊尧什现在已经想到了一种反弹理论,可以通过一种新的物质与时空相互作用来改进广义相对论,而且她推测这其中还存在其他机制。她计划马上用计算机来测试这一模子,来理解这一作用的更多细节。研究团队希望利用反弹模子将紧缩与膨胀阶段联合起来后,能找到一些能供天文学家观测的奇特特性。

只管目前互助团队还没有完善循环宇宙的全部细节,但斯坦哈特仍然非常乐观,他坚信循环宇宙不久之后就能成为多重宇宙的替署理论。“我最担心的拦阻已经被降服了,”他说,“我再也不会为此晚上睡不着觉了。”

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