大反弹还是大爆炸?科学家仍在努力探索宇宙起源
自远古时代以来,人类就一直在与宇宙的本质搏斗,但是近代以来,我们已经有了科学指导。大多数物理学和宇宙学专家都接受通货膨胀模型,这是从大爆炸到我们无限扩展的宇宙的直线。但是,一些科学家坚持认为“大反弹”而不是爆炸的可能性,并且他们仍在积极寻找可以颠覆传统观念的证据。
在整个20世纪,科学家对早期宇宙学到了很多东西。我们学到的大部分内容都支持通货膨胀宇宙的概念,这种宇宙具有足够的质量,可以在大爆炸之后永远继续膨胀。关于宇宙的几项重大发现加强了对该想法的支持。例如,宇宙在各个方向上都是平坦且均匀的,这正是您快速扩展所期望的。对宇宙微波背景辐射(大爆炸的残余)的测量表明,宇宙中的某些斑点比其他斑点更冷,这也是通货膨胀模型所预测的。通货膨胀还可以准确预测宇宙的质量密度。
但是,通货膨胀模型并不能解释一切。大多数研究人员都认为它仍然不完整,但是其他人则认为它永远无法解释我们所看到的以及大反弹。周边理论物理研究所所长Neil Turok是其中一位科学家。他是“反弹”的拥护者,后者认为通胀只是一个阶段。最终,宇宙崩溃成一个奇异点并“反弹”以再次开始增长。
通货膨胀在根本上过于专业化,为了支持目前所理解的通货膨胀,早期的宇宙将需要非常具体且不太可能的条件。通货膨胀还意味着存在无限数量的口袋宇宙。当前模型表示通货膨胀将永远持续下去,仅在某些空间区域才停止。同时,宇宙在其他区域的扩张速度超过了光速。这些气泡将彼此隔离,可能是由于物理定律不兼容。Turok声称这是无法证伪和不科学的。
弹跳有几种可能的版本,有些是周期性的,而有些弹跳一次。他们都需要新的物理学来解释,但是Turok和他的同事们说,他们已经建立了一个简单的模型,该模型使用量子隧穿来解释奇点如何坍塌,然后从量子领域作为扩展的宇宙出现。同时,普林斯顿大学的Paul Steinhardt和Anna Ijjas的弹跳模型版本不要求量子引力。在此版本中,负能量阻止宇宙变成真正的奇点,从而使其在反弹后在正常空间中重新膨胀。这甚至可以解释一些被证明是“大爆炸”证据的事物,例如,宇宙的统一性。
我们还没有所有答案,但是保镖们必须取得很大进步才能转移共识。通货膨胀已经通过了许多预测性测试,而支持大反弹的物理学方法尚未得到证实。也许有一天我们将破解量子引力理论,而反弹将突然看起来像是唯一可行的解决方案。
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