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牛津科学家新发现可窥视宇宙大爆炸之前情景

2010-11-24
宇宙大爆炸,大爆炸,宇宙模型,黑洞碰撞


牛津科学家新发现可窥视宇宙大爆炸之前情景
2010年11月24日 07:17 新浪科技
  黑洞碰撞可能会发生多次,每一次碰撞的中心都会几乎精确地位于宇宙微波背景上的同一个点,即使它们发生于不同的“世代”。这些碰撞事件所释放的的巨大能量将表现为宇宙微波背景辐射中圆环状、低差异性的爆发。

  新浪科技讯 北京时间11月24日消息,一项英国和亚美尼亚科学家的新发现可能将颠覆现有的宇宙学理论,他们可能已经发现了我们之前的另一个“宇宙”在我们的宇宙中遗留的痕迹。如果这项发现被证实,它将具有革命性的意义。

  新发现“效应”一窥大爆炸之前情景

  一般来说,如果一个人问宇宙在大爆炸发生前是什么样的,这将不会被科学家们认为是一个“科学的”问题。因为严格意义上说,根据大爆炸理论,时间本身便产生于大爆炸的那一瞬间,而在此之前是不存在时间的概念的,也就无所谓“以前”了。但现在,这一问题有了新的进展:英国牛津大学的物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)和亚美尼亚埃里温物理研究院的瓦赫·古萨德扬(Vahe Gurzadyan)近期在宇宙微波背景辐射(CMB)中发现了一种效应,从而允许他们得以一窥大爆炸之前的情景。

  宇宙微波背景辐射(CMB)存在于整个宇宙,科学家们认为这是宇宙在年龄仅为约30万年时遗留下来的。上世纪90年代早期,科学家们发现了宇宙微波背景辐射的温度具有各向异性,即温度在10万分之一尺度上存在波动。这一尺度的波动提供了有关大爆炸理论的最有力观测证据,这些看似微小的波动形成了今天我们所处宇宙的大尺度结构。尤其重要的是,由于大爆炸之后一瞬间产生的暴涨,这种波动被认为是随机的,而这将导致宇宙中的辐射呈现各向同性(几乎均匀)的分布。

  然而,彭罗斯和古萨德扬此次发现了背景辐射中存在的一种同心圆环结构,在这一结构中温度的变化远低于理论值,这一结果暗示宇宙微波背景辐射值的各向异性可能并不完全是随机的。科学家们认为这些圆环结构可能来自超大质量黑洞碰撞产生的强大,并且大部分显示各向同性的能量爆发。这样的爆发具备相比常规温变强大的多的能量。但这一解释怪诞的一点在于,根据计算这种圆环结构必定产生于大爆炸发生之前。

  新发现支持宇宙多次大爆炸观点

  这一发现并非是对大爆炸理论的否定,相反,它支持这样一种观点,即大爆炸可能发生过很多次。科学家们解释说,CMB中圆环结构的发现支持这样一种可能性,即我们生活于一个“循环”的宇宙中——当我们的宇宙终结,标志着一个“世代”(aeon)的结束。但是它会立即引发一次大爆炸,从而产生一个新的“世代”,也就是一个新的宇宙,这样永恒循环。此次发现的圆环结构可能就是我们之前的一次那个宇宙中遗留下来的痕迹。

  过去,彭罗斯曾经考虑过循环宇宙模型的可能性,因为他注意到另一个更加为人广为接受的理论:宇宙暴涨理论中的一个缺陷,即:它无法解释为何在宇宙开始之初会具有如此低的熵值。低熵状态(即高度有序状态)是形成复杂物质的前提条件。而循环宇宙模型的基本观点是:当一个宇宙膨胀到最大,黑洞将发生蒸发,而它们内部吞噬储藏的一切信息也将随之消失,从而从宇宙中带走熵。如此,一个新的、低熵的宇宙便可能产生。

  由于这些微弱圆环结构的革命性意义,科学家们将对其进行进一步研究以便确认其存在,并随之找到最能符合观测结果的模型解释。彭罗斯和古萨德扬是借助美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)和BOOMERanG98实验取得的数据发现了这一结构的。到目前为止,他们已经排除了由于设备误差导致观测失误的可能性。但即便这一圆环结构最后被证实果真是大爆炸之前的遗迹,循环宇宙的想法可能也未必是最完美的模型解释。比如,循环宇宙模型必须解释在不同的“世代”之间变化时如何实现如此巨大时空尺度的变化,以及为何这一模型要求所有粒子在未来的某一时刻失去其质量。(晨风)

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