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宇宙起源于“大爆炸”?“大反弹”可能是本质

2019/7/31 14:13:30 来源:涟源晚报

据英国《每日邮报》报道,宇宙的诞生过程可能并非我们原先设想的那样激烈。根据一项最新研究,宇宙在诞生过程中可能经历过反复的膨胀和收缩,宇宙从一种状态切换为另一种状态,却始终没有发生彻底的塌缩。

这一最新的理论被称为“大反弹”理论(Big Bounce),该理论其实已经经历了很长时间的讨论,但最近科学家们发展出一种模型,能够证明为何这一理论的确是具备现实可能性的,从而允许一个新的宇宙从先前的收缩状态过渡为膨胀状态并不断成长。

▲宇宙的诞生过程可能并非我们原先设想的那样激烈。根据一项最新研究,宇宙在诞生过程中可能经历过反复的膨胀和收缩,宇宙从一种状态切换为另一种状态,却始终没有发生彻底的塌缩

▲长期以来,宇宙诞生于一次大爆炸的观念深入人心,但最近有研究组认为宇宙可能是从上一个宇宙的收缩中逆转膨胀而来的,并将其称之为“大反弹”。图为宇宙微波背景辐射(CMB),它被认为是宇宙大爆炸理论的坚实证据之一

▲研究组认为,宇宙更像诞生于一次‘大反弹\\’,在此过程中宇宙从前一个收缩的阶段逆转为膨胀阶段。随着研究工作的继续深入,科学家们正期待着能够运用这一模型解释宇宙中其他很多元素的起源问题,比如星系是如何诞生的

科学界普遍认同这样一种观点,即宇宙当前的膨胀是大爆炸的产物,最初的宇宙从一个致密高温的“点”爆炸膨胀而成为今天的宇宙。

物理学家们自从1922年起就已经开始探讨关于“大反弹”理论的可能性,然而由于该理论一直无法解释宇宙究竟如何在膨胀和收缩两种状态之间切换而不会导致自身完全崩溃,因此一直无法得到学术界的接受。

而在这项发表在《物理评论快报》上的最新研究中,研究人员指出,早期宇宙中的所有粒子都应当是由量子力学原理支配的。这一机制有很多重要的结果,比如它让原子的存在成为可能,并防止电子在围绕原子核运动时失去能量并消亡。

但尽管亚原子粒子遵循量子力学原理,但更宏观的物质则不会遵循,从而打破平衡。研究人员认为,在早期宇宙中,整个宇宙都应该适用同一种物理学原理。因此,科学家们认为,宇宙不会在收缩阶段一直收缩下去一直到自身的崩溃,量子力学原理会使其避免这样的结果。

伦敦帝国学院的史蒂芬·吉伦(Steffen Gielen)博士是相关研究论文的作者之一,他指出:“当事情开始崩溃时,量子力学会拯救我们。它阻止电子掉落原子核并导致整个原子结构的崩塌,因此它或许也能够拯救早期宇宙,使其避免类似大爆炸或者大挤压这样极其暴烈的开始或结局。”

这项研究的基础是假定早期宇宙存在共形对称性,并由量子力学原理所支配。同时在模型中也考虑了其他一些影响相对较小的因素,比如辐射以及几乎没有“常规物质”存在的情况。

根据这一模型,研究人员猜测我们所在的这个宇宙很有可能是从前一个收缩的宇宙中诞生的。这就意味着宇宙可能并非从一个物理学定律全部失效的“点”上经由大爆炸而来,那样一副情景代表的是完全的崩塌。

加拿大圆周理论物理研究所的尼尔·图洛克(Neil Turok)博士同样参与了这项研究工作,他说:“我们这项工作带来的一大惊喜便是,我们能够基于对早期宇宙的非常合理且对所涉及的物质情况做出最少猜测的情况下,对涉及宇宙大爆炸的早期宇宙从量子力学层面上进行描述。”他说:“在这样的情况下,我们发现宇宙更像诞生于一次‘大反弹\\’,在此过程中宇宙从前一个收缩的阶段逆转为膨胀阶段。”

随着研究工作的继续深入,科学家们正期待着能够运用这一模型解释宇宙中其他很多元素的起源问题,比如星系是如何诞生的。对此,吉伦博士指出:“我们的模型能够给出关于大爆炸理论的可能解释方案,这也开启了对于宇宙形成全新解释的大门。”


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