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            假如没有世界大爆炸,咱们生活在一个不断循环的世界中会怎样?

            admin 2019-09-06 168人围观 ,发现0个评论

            你或许会以为世界是从大爆破开端的。十年前,我也是这么想的。但后来假如没有世界大爆炸,咱们生活在一个不断循环的世界中会怎样?我意识到这个问题还远远没有处理。在世界开端之前发作了什么?令人震惊的答案或许是,历来没有发作过大爆破,而是一个没有开端或完毕的世界,重复地从缩短到扩张,然后又回来。

            20世纪20年代,俄罗斯物理学家亚历山大弗里德曼(Alexander Friedmann)和比利时牧师兼天文学家乔治勒马特(George Lematre)独立提出世界正在胀大。弗里德曼在时刻上向后推演,它应该从一个小的“原始原子”开端。当埃德温哈勃(Edwin Hubble)依据他对悠远星系运动的调查,供给了支撑世界胀大的令人信服的阅历依据时,这个问题就处理了。胀大理论暗示着,咱们今日看到的冰冷、宽广的世界曾经是一个细小的、热的空间。假定适用相同的规律,继续往后推演,热的空间缩小到含有超高浓度能量的准确点。这种设想的状况被称为大爆破。可是没有依据标明这种简略的推演是有用的,也没有依据标明世界便是这样开端的。可是,它已经成为规范的观念,如此根深柢固,以至于咱们中的许多人在孩提年代就像我相同了解到了这一点。

            有一个很好的理由对这种推演持怀疑态度,那便是与量子理论有关。当大爆破进入盛行词典时,办理亚原子范畴的规矩十分清楚,虽然十分古怪。除此之外,他们还说,只需粒子不逗留太久,粒子能够随时呈现或消失。这种继续不断的呈现或消失在像大爆破这样的小尺度上是很重要的,那时世界的巨细只要一个准确点那么大。不管这个空间里包含的是什么,能量都会不断地随机动摇,所以跟着空间的扩展,这些差异本应被分散开来,导致世界不同部分的能量数量呈现巨大的不平衡。但事实是这样的:咱们没有看到这种不平衡。

            虽然世界中的物质随机调集在一同,咱们称之为星系,但当咱们在最大的尺度上调查世界时,一切方式的物质在空间中的散布都是十分滑润的。这种共同性需求一个解说。此外,大爆破时的那些相同的量子涨落应该会导致空间歪曲。当世界胀大时,这些变形也会胀大,并会在穿越世界的光路上发作张狂的歪曲。可是天文学家看不到这些歪曲的痕迹。

            在20世纪80年代前期,理论物理学家艾伦古斯(Alan Guth),安德烈林德(Andrei Linde),安德烈亚斯阿尔布雷特(Andreas Albrecht)和保罗斯坦哈特(Paul Steinhardt)提出了一个旨在处理大爆破理论问题的主意。他们提出,在大爆破后不久,世界阅历了一个时刻短的极度快速扩张的年代,即所谓的胀大。他们的概念是,胀大会如此迅速地扩展世界,以至于时空结构中的任何弯曲、曲线和歪曲都会被熨平,一切物质的散布都会变得滑润。

            但胀大自身也会带来问题。例如,它需求一个假定场,称为胀大场。这需求在适可而止的时刻和适可而止的力气翻开-而且跟着时刻的推移坚持简直不变-以便解说世界的滑润性。在大爆破情形中,这不或许发作,由于由于大的量子动摇,胀大场的强度在不同的空间区域会不同。因而,它美女老师更有或许没有胀大或许缺乏以来滑润世界,或许胀大会导致一个与咱们调查到的世界不同的世界。

            更重要的是,在存在很多胀大的当地,那些相同费事的量子动摇占有了主导地位,并阻挠了胀大的完毕,或许只要少量几个稀有的空间破例。在这些区域,世界学性质是随机和不行猜测的。咱们看到的不是均匀的世界,而是胀大的结果是空间终究被划分红无限多个具有无限不同性质的斑块。这种无法控制的多样性被称为胀大的多元世界,它是一个调集,其间任何数量的不同世界都是或许的。

            “世界胀大的当时阶段将完毕,它将进入一个新的缩短阶段”

            今日大多数世界学家和天体物理学家倾向于疏忽这些问题。可是自从部分科学家传闻这些问题,就无法忽视它们。开端的计划是探究处理胀大的办法,但后来发作了一些工作,改变了主意。

            坐落阿塔卡马沙漠的西蒙斯天文台将搜索原始引力波

            相同是由于量子涨落,胀大的一个遍及特征是,不管在哪里胀大完毕,时空结构中都应该有小的歪曲,这种歪曲会演变成一种被称为原始引力波的古怪现象。这些不同于2015年LIGO协作发现的时空涟漪,后者通常是由黑洞磕碰发作的。原始引力波的波长要大得多-如此之大以至于检测它们的仅有办法便是经过它们在世界微波布景辐射上的印记。这种辐射方式有时被称为世界的婴儿图片,由于它供给了世界在大约40万岁左右的姿态的图画。这听起来或许很陈旧,但假如应用到人类日子中,它就相当于一天大的婴儿的相片。

            欧洲航天局的普朗克卫星长时间以来一直在翔实地制作这种辐射的地图,意图是寻觅原始引力波的依据。但在2013年,它背面的研讨人员宣告,他们未能在预期的水平上找到它们。当听到这个音讯时,科学家意识到这意味着最简略的胀大理论版别被消除了。部分人觉得作为对大爆破后发作的工作的简略解说,胀大理论正在失掉吸引力,探究一种假如没有世界大爆炸,咱们生活在一个不断循环的世界中会怎样?不同的世界学办法。

            安娜伊贾斯(Anna Ijjas)决议寻求的主意最早是由一同提出胀大理论的的同一个斯坦哈特提出的。他指出,除了大爆破之外,还有一种合乎逻辑的代替计划。这或许是咱们的世界开端时不是从无到有,而是在曾经的世界渐渐缩短到一小片空间之后,假如没有世界大爆炸,咱们生活在一个不断循环的世界中会怎样?然后反弹,所以它开端胀大,就像咱们今日调查到的那样。

            这种状况的首要吸引力在于反弹前的长时间超缓慢缩短。就像胀大需求一种特别方式的能量(胀大场)来驱动快速胀大相同,超慢缩短需求一种特别方式的能量,这种能量会施加极高的压力。高压经过反抗紧缩来减缓缩短,一同,倾向于消除能量散布和时空结构中的任何不规矩性。可是,与胀大阶段不同的是,缓慢缩短阶段不需求特别的发动条件。它能够各种方式被触发,例如,经过衰减暗能量。

            还有另一个优点:在一个缓慢缩短、冰冷的世界中,量子涨落在任何时候都很小。这意味着反弹场景的结果是确认的,不像在胀大期间由狂野的量子涨落发作的紊乱的多元世界。

            该场景中短少的依据标明,具有这些特点的反弹实际上是或许的。上一年,安娜伊贾斯宣布了第一篇关于反弹是怎么发作的理论描绘。简而言之,他描绘了一种假定的能量来历,它能在世界缩短到量子引力效应重要的点之前,中止缩短,并顺畅地将其逆转为胀大。从这样的反弹中呈现的世界将具有咱们调查到的能量的滑润散布和平整的未歪曲的时空几许。

            “咱们或许日子在一个循环的世界中,每隔1000亿年左右就会反弹一次。”

            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)一同,对世界的演化进行建模,以寻觅缩短和反弹进程的新颖共同特征。一种猜测是超慢缩短不会发作可检测到的原始引力波。这与普朗克数据和随后的观测结果是共同的。

            更灵敏的试验正在建设中,例如坐落智利阿塔卡马沙漠的西蒙斯天文台和日本航天局将在十年内发射的LiteBIRD卫星。假如他们检测到原始引力波,那么缓慢缩短的主意肯定是过错的。伊贾斯经常被问到是否忧虑这个主意或许会被一次试验所消除。但对伊贾斯来说,这才是真实的科学。

            可是,假如咱们的确看到反弹的痕迹,其影响将是深远的。这个概念的天然延伸是,咱们能够日子在一个循环的世界中,每隔1000亿年左右发作反弹。

            乃至能够幻想一个没有开端或完毕的循环世界。每一个超慢缩短周期都会抹去之前周期的任何细节,并在与之前周期相同的条件下将世界带到弹力点。因而,在每个周期中,世界的一切特征均匀都是相同的,包含温度,暗物质,一般物质和暗能量的浓度,以及可调查到的恒星和星系的数量。换句话说,假如你在咱们之前的周期中日子在像地球这样的行星上,你会调查到与咱们大致相同的世界根本特点。

            这反过来导致了一个戏剧性的猜测:世界胀大速率缓慢加快的当时阶段将完毕,世界将进入一个新的缩短阶段。然后,它将走向新的反弹和新的扩张阶段。因而,驱动当时加快胀大的暗能量有必要衰减消失,这或许会在未来的试验中检测到。

            这一点,加上对原始引力波的研讨,意味着咱们或许很快就有或许知道世界是否真的是从一次爆破开端的。

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