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宇宙大爆炸之前发生了什么?宇宙如今这般模样是这样形成的

时间:2019-10-02 来源:长空电竞

作者:文/石兰

宇宙学中关于同一事物有不同观点的情况并不少见,因为很多结论都是推断得出,并没有人曾亲眼见证过这个过程,所以才会有不同的观点之间的碰撞。宇宙,是一个很广阔的空间,人类对它的探索从未间断,但至今也有很多无法解开的谜团。宇宙大爆炸对很多天文迷来说并不是一个陌生的概念,科学家们为了确定在此之前是否就存在宇宙,并进一步了解宇宙的初生时期是如何演变的,研究人员们进行了一项新的研究,通过寻找像时钟一样的粒子。

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就目前而言,在宇宙学中有一个被普遍认可的观点,那就是在宇宙的初生时期,它曾经经历过一次让人难以置信的膨胀过程,被称为膨胀。这个理论对于解答宇宙演化和结构的很多谜团来说,的确是有帮助作用。比如,膨胀使得宇宙平衡,并且在各个方向上看着也是大致相同。这个特殊的时期,它突出的增长速度让其空间本身的拓展速度超越了光速。而这个理论的对立面,即宇宙膨胀理论的批评者,他们则认为它需要的原始条件是宇宙不太可能拥有的,并且膨胀也需要越来越多的设计模型,这是宇宙中最悠久的光线,不然无法对宇宙微波背景的最新数据作出解释。

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膨胀理论的基础就是假设宇宙在一开始只是一个点,这个奇异的点同时又是一个无限密集的物质和能量点。正是这个奇点将时间和这个空间的结构曲折地扩展到了一个无限的范围。也就是说在宇宙大爆炸发生之前,宇宙之中并不存在任何东西,这其中甚至包括了时间可能也不复存在。关于宇宙学的各种模型,科学家们早已开发出了很多其他的类型,这些模型的意义就在于解决和膨胀相关的宇宙谜团。这其中有一个特殊的模型,它表明宇宙应该诞生于“大弹跳”,契机是早期原始宇宙发生崩溃,而后向外拓展,这就能解释为什么宇宙看上去是现在这般模样。

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Avi Loeb(勒布)是这项新的研究报告的共同作者,时任哈佛大学天文学系主任。他表示:“之前看似最合理和最自然的膨胀模式已经被排除在外,虽然一个灵活多变的膨胀理论可以解释任何可能的情况,但也有一点值得我们担忧,科学理论本身最大的优势是什么?那就是可以预测某些可能的结果,而并不是排除其他应该出现的结果。为了确定膨胀理论和其他可能之间的关系,勒布和研究同事们一起进行了一项有意思的测试,希望通过实验得出它们是否可能是假的。

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科学要取得进步靠的是证据,而不是信念。这项研究的关键就是宇宙在不同宇宙模型中的表现:部分模型出现了任何尺寸变化都发生缓慢的情况,一些模型又认为这个变化发生的很快;而膨胀理论则表示宇宙是呈指数级扩展,当大爆炸假定原始宇宙收缩,然后才有了我们当前的宇宙膨胀。如果在此之前真的存在一个原始宇宙,那么大量的粒子将会以某种规律震荡,就像一个来回摆动的钟摆。正是这些波动导致了微小物质密度的不规则性,从而成为我们宇宙膨胀后宇宙尺度上结构的种子。

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如果想要知道这个时钟是如何演奏这些画面,那么我们需要将大爆炸之前发生事件的所有信息都放置在一卷胶卷画面之中。科学家们需要分析几种当前和未来的数据集,从而查找到解开问题的指纹钥匙。这其中包括了大规模的天空测量,比如斯隆数字巡天或即将进行的暗能量测量,大型天气测量望远镜(LSST)或宽视场红外测量望远镜(WFIRST),以及研究宇宙微波背景辐射。目前,科学家们已经确定了可以派出膨胀的观察细节,虽然膨胀可能发生,但判断这个想法是否正确本身就是有意义的。现有的发现,科学家们已经发布在“物理评论快报”。