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宇宙是一个特例,还是一个无尽的循环?


2015/7/30  编辑:admin 来源:本站整理 

保罗·斯坦哈特在做痛苦的抉择。一方面,几十年来他一直致力推进宇宙膨胀理论;另一方面,他认为这一理论很可能是错误的。宇宙是一个特例,还是一个无尽的循环?_arp联盟

根据膨胀理论,早期宇宙在初期阶段经历了难以想象的快速扩张,在一个无限小的时间内,它从一个原子核大小发展到目前可观测宇宙的大小。这一理论于 1980 年被提出,它可以解释可观测宇宙非凡的统一性。无论从夜空的哪个方向看,你都会看到相同密度的恒星和星系,它们处在明显的运动过程中。
然而,经过 35 年的研究,保罗·斯坦哈特和其他人开始认为这个理论是错误的。他坐下来为鹦鹉螺研究所的成员解释原因。
问:什么是膨胀理论?
答:想象一下,我坐在你对面。如果我们之间的空间开始以宇宙膨胀的速度伸展,从我嘴里发出的声波传到你那儿就会非常慢,光波也跟不上空间延展的速度,这样的话,你就听不到我的声音甚至看不到我。我们谈论的膨胀就是这种扩张。它是宇宙在大约第千亿分之一秒、百亿分之一秒、十亿分之一秒、一亿分之一秒时开始的扩张,而宇宙的体积每千亿分之一秒、百亿分之一秒、十亿分之一秒、一亿分之一秒就以1倍、1万倍、100万倍、1亿倍的速度递增。在137亿年间,一个比原子核还要小的空间,膨胀成比我们今天所能观测到的宇宙还要大的广袤区域。
问:为什么你现在认为这是错误的?
答:因为我们试图用一种简单确定的方式来解释宇宙。可是,这个膨胀的宇宙看起来像是一个意外,这是生活在宇宙中的我们造成的。我们发现膨胀实际上是可能的,但如果它开始,将是永恒的。它可以在宇宙的一些地方结束,但总能于宇宙的其他地方继续存在。无论膨胀在哪个地方继续,在体积上它都将大到足以包含我们的宇宙。问题是,根据量子物理学理论所有部分不可能是一样的。因此,如果你一部分一部分地看,宇宙每一个可能的结果都会发生。没有什么特别的原因,只是我们的宇宙比其他宇宙更易膨胀。所以,在某种意义上,可以说我们生活在一个偶然的宇宙中。这就是所有的膨胀理论必须在某种程度上解释膨胀为什么会结束的原因。困扰我的是,这总是需要将这种模式做某种程度的微调。我们所说的参数或特性必须调整到你想要的,没有其他,但这与我们观察到的内容不相符。所以说,我们还没有一个精彩的理论可以自然地解释这个过程。
问:预测偶然宇宙理论的问题在哪儿?
答:如果你让一个没有经过验证的猜想或者有各种可能性的测试去证明一个概念,这意味着它甚至不是一个科学理论。膨胀最开始作为一个想法出现,似乎有一定的预测性能。但随着永恒膨胀的发现,以及随后的多重宇宙理论出现,它发展到了令人意外的境地。这些都不能被证伪。这是非常灵活的,理论上可以顺应任何观察。不过,这样的想法在最近的400年内已被常规科学领域摒弃。
问:如果我们抛弃膨胀理论,关于宇宙起源还会有什么其他的解释吗?
答:这是可能的。我们认为的“爆炸”,其开始真的只是一个反弹,这是一个转型,从先前的收缩阶段转到一个快速扩张的阶段。这个理论有一个全新的时间领域,在反弹之前,也就是在爆炸前,你可以认为这是一个自然的平展宇宙的过程。与迅速的膨胀过程相比,压缩会非常缓慢轻柔,但它的速率仍然不均匀。这将转化为温度和密度的波动,反弹后与我们在宇宙微波背景上看到的波动相一致。这呈现了一个周期性的宇宙图景。
问:过去是否出现过反弹?
答:这是一个自然的可能性。但我要说,每一次反弹总是会有这种平滑、扁平化的过程,最终删除信息,或传播信息。这一切开始之前都非常细微,在宇宙中几乎找不到直接的痕迹。你在开始这一问题时就没有起点。它总是这样,在永远的过去和永远的未来。

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