你可能曾服气,六合是跟着一声轰鸣降生的。我曾经如斯坚信不疑,直到十年后的今天,我浮现到这个故事远未闭幕。在那声爆炸之前究竟发生了什么?谜底令东说念主拙口钝辞,可能根柢就莫得所谓的大爆炸,而是一个无始无终的六合白石茉莉奈种子,在膨大与收缩间无穷地周而复始。
在20世纪20年代,俄罗斯物理学家亚历山大·弗里德曼与比利时的牧师兼天文体者乔治·勒马特殊途同归地提倡,六合正处于膨大之中。弗里德曼逆着时候的河流追想,得出六合曾是一个眇小的“原初原子”。当埃德温·哈勃根据其对远方星系畅通的不雅察,提供了六合膨大的有劲实证时,这个问题似乎尘埃落定。膨大表面标明,咱们本日所见的广博冷寂六合,曾是一派眇小而闷热的空间。若依此逻辑推演,闷热的空间收缩成一个蚁合了巨大能量的点。这一理念念化的气象被称作大爆炸。然则,并莫得凭证解说这一逻辑推演的正确性,也无从解说六合就是如斯降生的。尽管如斯,大爆炸表面已成为公认的学说,深入东说念主心,成为我等孩童时期的知识。
对此逻辑推演抱有疑虑的一大事理等于量子力学的存在。当大爆炸想法插足日常语言时,微不雅宇宙的规则果决明确,固然格外奇特。除此除外,这些规则还指出,粒子可在已而的时候内虚拟产生或消逝。这种承接束缚的生成与清除在大爆炸这么的微行动上尤为要道,因为其时六合的体积唯惟一个点那么大。
岂论阿谁空间包含了什么,能量总会不礼貌地波动,跟着空间的扩展,这些互异本应被庸碌踱步,导致六合不同区域的能量踱步稀奇不平衡。但事实并非如斯,咱们并未不雅察到这种不平衡。
尽管六合物资自觉地集会成咱们所称的星系,咱们在不雅测六合的雄伟行动时,物资的踱步却格外均匀。这种均匀性亟需解释。此外,大爆炸中的那些量子波动应会导致空间诬蔑。跟着六合膨大,这些诬蔑也随之膨大,在穿越六合的后光旅途上留住豪恣的诬蔑印迹。但天文体家并莫得不雅察到这些诬蔑的迹象。
到了20世纪80年代,表面物理学家艾伦·古斯、安德烈·林德、安德烈亚斯·阿尔布雷特以及保罗·斯坦哈特,提倡了一个旨在处置大爆炸表面劣势的构念念。他们假定,在大爆炸之后不久,六合资格了一段极速膨大的技艺,也就是所谓的膨大阶段。他们以为,膨大的速率之快,足以拉平时空结构中的任何迤逦和诬蔑,使得物资踱步变得格外平滑。
然则,膨大本人也有其艰难。举例,它需要假定存在一种名为膨大场的能量场,telegram 文爱这种场需要在恰到公道的时候和力度下开启——况且跟着时候推移保抓险些不变化——以解释六合的平滑性。在大爆炸表面中,这种情况是不成能的,因为由于巨大的量子波动,膨大场的强度在不同空间区域会有所不同。因此,膨大更有可能无法平滑六合,或者膨大得不够以至酿成咱们不雅测到的六合。
更为要道的是,在膨大存在的方位,那些辣手的量子波动占据了主导地位,阻隔了膨大的完结,唯独少数几个旷费的例外。在这些区域,六合的性质变稳当场且不成先见。咱们所见的并非是均质的六合,而是膨大的恶果将空间折柳红无限多的区域,每个区域具有无限不同性质。这种不受按捺的各样性被称为膨大的多元六合,其中任何数目的不同六合齐成为可能。
“现时的六合膨大阶段将告终,随之而来的将是一个新的收缩阶段”
如今,大大批天放学家和天体物理学家倾向于疏远这些问题。然则,关于那些了解到这些问题的科学家而言,它们拦阻疏远。最先,他们寻求处置膨大问题的门径,但随后的一系列事件调动了他们的念念法。
西蒙斯天文台位于阿塔卡马沙漠,将辛劳于于搜寻原始引力波
膨大天放学的一个权臣掂量,是由量子行动的转机所激励的时空微不雅不规则性。这些不规则性,一朝膨大经过圮绝,应当会留在时空结构里,最终演变成咱们所称的原初引力波奇异结构。这些原初引力波与2015年由LIGO科学相助所揭示的那些时空波动不同,后者大大批源自黑洞的撞击。原初引力波的波长格外庞大——大到咱们只可通过其在六合微波布景辐射上的钤记来探伤它们。这种辐射阵势无意被譬如为六合婴儿技艺的快照,固然它所揭示的是数百万年前的六合征象,若类比到东说念主类人命,就如归拢张重生儿相片。
欧洲航天局的普朗克探伤器遥远以来辛劳于于绘图六合微波布景辐射的留心图谱,以期拿获原初引力波的迹象。然则,到了2013年,斟酌团队秘书他们未能发现预期的迹象。这一讯息传出时,科学界厚实到,这意味着最简便的六合膨大表面模子已经站不住脚了。一些科学家发轫以为,膨大表面行动对六合大爆炸后事件的简化解释,正在失去其诱惑力,并发轫琢磨取舍其他天放学旅途。
安娜·伊贾斯所取舍的这个念念法,最早由提倡膨大表面的斯坦哈特进一步发展。他提倡,除了大爆炸外,还有另一种合理的可能性。也就是说,咱们的六合可能并非是从无到有,而是在先前的六合闲隙收缩极端小行动后,资格反弹,从而开启了膨大经过,正如咱们咫尺所不雅察到的那样。
这种场景的诱惑力在于,它形容了在反弹之前的闲隙收缩阶段。如同膨大需要一种特殊神气的能量——膨大场来驱动快速膨大,闲隙收缩相似需要一种特殊神气的能量,该能量会产生极高的压力。这种高压环境通过违背压缩来减缓收缩经过,同期,它还有助于平滑掉能量踱步和时空结构中的任何不规则性。然则,与膨大阶段不同,闲隙收缩阶段并不需要稀奇的驱动条目。它不错通过多种门道触发,举例由暗能量的衰减来驱动。
这个表面还带来了另一个公道:在一个闲隙收缩且凉爽的六合中,量子转机的影响在职何时候齐是眇小的。这意味着反弹所产生的恶果是笃定性的,并不像膨大技艺由剧烈的量子转机所创造的零乱多重六合。
咫尺缺少的凭证标明,具有这些属性的反弹实践上是有可能发生的。昨年,安娜·伊贾斯发表了关连反弹发生经过的首篇表面形容。简而言之,她形容了一种假定的能量起首,它能在六合收缩至量子引力效应变得进军的临界点之前,罢手收缩,并告成地逆转为膨大。这么的反弹所产生的六合,将具备咱们所不雅察到的能量平滑踱步和一个平坦未诬蔑的时空几何结构。
“咱们可能糊口在一个周期性六合中,每隔大要1000亿年就会资格一次反弹。”
安娜·伊贾斯与普林斯顿大学的斯坦哈特和弗朗斯·普里托里厄斯(Frans Pretorius)沿路,模拟了六合的演化经过,以寻找收缩和反弹经过中的新颖特有特征。其中一个掂量是,超慢收缩经过不会产生可探伤的原初引力波,这与普朗克数据和随后的不雅测恶果相吻合。
更精密的实验树矗立在筹建中,包括位于智利阿塔卡马沙漠的西蒙斯天文台和日本航天局磋磨在十年内辐照的LiteBIRD卫星。若是它们探伤到原初引力波,那么闲隙收缩的表面就可能被证伪。伊贾斯通常被问到是否操心这个表面会被一次实验所扬弃。但对伊贾斯而言,这才是确切的科学精神所在。
大色哥导航然则,若是咱们确乎发现了反弹的迹象,那么其影响将是潜入的。这个表面的当然蔓延是,咱们可能糊口在一个周期性六合中,每隔大要1000亿年就会资格一次反弹。
咱们以致不错设念念一个莫得动身点或极度的轮回六合。每个超慢收缩周期齐会抹除上一周期的系数细节,并在与上一周期交流的条目下将六合带至反弹点。因此,在每个周期中,六合的各个方面平均齐保抓一致,包括温度,暗物资,精深物资和暗能量的浓度,以及恒星和星系等可不雅测天体的数目。换句话说,若是你在前一个六合周期中居住在像地球这么的行星上,你所不雅察到的六合基本属性会与咱们咫尺的六合相等相似。
这反过来提倡了一个引东说念主注策画掂量:咱们现时所处的六合膨大速率闲隙加快的阶段将会完结,随之而来的是一个全新的收缩阶段。然后,六合将走向新的反弹和新的膨大阶段。因此,驱动现时加快膨大的暗能量必须迟缓收缩并消逝,这如故过可能会在以前的实验中被检测到。
这少量白石茉莉奈种子,调和对原初引力波的探索,意味着咱们可能很快就能笃定六合是否确凿始于一次大爆炸。