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□ 朱 川 编译
漫步宇宙
宇宙真的是137亿年前由大爆炸创造出来的,有没有可能宇宙在永恒地膨胀又收缩着?黑洞物理学提出了一种新的替代性宇宙起源解释。一篇新研究在这一新解释的启发下,对第二种可能性进行了研究。该报告认为,大爆炸理论假定的爆炸核心并不存在。
被称为大爆炸的宇宙起源故事提出了这样的一个假定:137亿年前,有一个大爆炸奇点,几乎无限的小、几乎无限的密度及热量。有一天,因为未知的量子效应,它爆炸了。其爆炸力使其在几个普朗克时间内,变得跟橘子一样大。一共过了137亿年后,形成了今天的宇宙。在大爆炸发生之前,时间和空间均不存在,因此,大爆炸的发生也就不存在何时何地发生的问题。
有充足的证据显示,宇宙曾经在早期阶段经历过快速膨胀过程,宇宙的体积在1/1036秒的时间内膨胀了1078倍。目前,宇宙仍然在朝着四面八方膨胀。观测发现,一个物体距离地球的距离越遥远,从观测者的角度来看,该物体向远处飞行的速度就越快。这意味着不单单是物体正在以稳定速度向远处运动,空间本身也正在膨胀着。
另一项关键证据是宇宙微波背景辐射。宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性或者黑体形式和各向异性的微波辐射,也称为微波背景辐射,其特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同,频率属于微波范围。宇宙微波背景辐射产生于大爆炸后的30万年。大爆炸宇宙学说认为,发生大爆炸时,宇宙的温度是极高的,之后慢慢降温,到现在大约还残留着3K左右的热辐射,这就是源自大爆炸的残余辐射。
欧洲航天局的科学家认为,宇宙微波背景辐射是在大爆炸发生的38万年之后开始在宇宙中进行传播的。此时,宇宙冷却下来,原子核和电子结合成原子,宇宙开始变得有些透明,允许透过电磁波,电磁波和物质在空间自由传播。经过137亿年,由于宇宙膨胀导致不断红移,温度越来越低,被接收到时变成温度2.7K的微波背景辐射。所以微波背景辐射只能告诉我们大爆炸38万年之后的事,而更早的宇宙就无法通过微波背景辐射了解了。
“大爆炸的起始奇点仅仅是一种假设,”巴西物理学家席尔瓦·内维斯对太空网的记者说。他认为,宇宙论上的很多观测发现都支持一种假说,这种假说认为宇宙经历过快速膨胀阶段,但没有直接证据证实,这种膨胀是起源于一个奇点。
席尔瓦·内维斯发表在《广义相对论与引力》期刊的研究报告中称,巴西坎皮纳斯大学数学、统计学及科学计算研究所的一个研究人员提出了一个新的替代性宇宙论模型。该模型并不需要起始奇点这一概念。他的模型包含了一种被称为反弹宇宙论的概念。
反弹宇宙论认为,宇宙确实在膨胀着,但该理论并不认为宇宙是在大爆炸发生、膨胀开始启动的一瞬间形成的。该理论还认为宇宙不可能是几乎无限的小。
相反,反弹宇宙论认为,宇宙正在经历着收缩及膨胀的永恒循环。宇宙在收缩及膨胀的不同阶段平缓地过渡,一个阶段紧接着另一个阶段,无休无止,就像波浪的波峰及波谷一样。