新论文认为,宇宙始于两次大爆炸

2023-11-15 19:05:43 字數 1511 閱讀 8393

两个宇宙学奥秘继续吸引着科学家和科学爱好者。首先是详细了解宇宙是如何产生的。第二个是暗物质的本质,这种物质被认为比宇宙中的所有恒星和星系都要普遍得多。最近的一篇***了这两种现象之间可能存在的错综复杂的联系,并提出宇宙的开始包括的不是一个,而是两个大**。

要理解这个有趣的新想法的含义,我们必须首先考虑对大**和暗物质的普遍理解。

根据公认的宇宙起源理论,在宇宙开始后的一小部分秒内,有一个称为“膨胀”的时期。在暴胀期间,宇宙膨胀得非常快——比光速还快。通货膨胀是由一种称为“真空能量”的能量形式的存在驱动的。暴胀只持续了很短的时间,持续时间远远不到一秒钟,在此期间,我们可见的宇宙从比原子还小的宇宙膨胀到足球场的大小。

随着暴胀时期的结束,推动膨胀的能量改变了形式,并创造了演变成我们今天看到的宇宙的物质。宇宙从受暴胀控制转变为充满炽热而致密的等离子体的那一刻,就是科学家所说的大**的开始。

另一个有趣的现象是暗物质,一种被提议的物质,如果它存在,可以解释一些观测到的天文异常。星系和人类一样,都是由普通物质组成的,我们可以利用物理定律来**它们应该如何运动。然而,当天文学家研究天空时,他们看到了一些惊喜。一个例子是星系的自转速度比预期的要快。第二个例子是某些星系团不应该存在,因为单个星系的移动速度如此之快,以至于它们应该逃脱邻居的引力。

虽然这些和其他天文奥秘有几种可能的解释,但大多数科学家认为,除了恒星和星系的可见物质外,还存在另一种形式的物质,称为暗物质。如果暗物质存在,它的普遍性是普通物质的五倍,而这种额外的质量会施加额外的引力,这意味着星系的旋转速度和移动速度都比预期的要快。研究人员推断暗物质存在的唯一方法是它如何通过引力影响附近的普通物质。没有证据表明暗物质以任何其他方式相互作用。

在流行的宇宙起源理论中,熟悉的物质和暗物质都是在宇宙开始后不到一秒钟内同时产生的。实际上,人们认为一系列步骤将控制暴胀的能量转化为物质和暗物质。

然而,这篇新**提出了一种不同的可能性。鉴于普通物质和暗物质只能通过引力相互作用,也许它们在早期宇宙中不会同时出现。这篇**表明,虽然暴胀的能量最终转化为普通物质,但暗物质可能有不同的起源。在新理论中,还有第二种形式的能量,类似于引起膨胀的真空能量,但这种新能量是暗真空能量,它成为暗物质的起源。

如果普通真空能和暗真空能确实不同,就没有必要同时转化为粒子。事实上,新理论表明,真空暗能量不是在宇宙开始后的一瞬间产生的,而是可能在一个月后产生暗物质粒子。与宇宙的寿命相比,这仍然是一个很短的时间,但与粒子物理学所涉及的时间尺度相比,这是一个很长的时间。

这个新想法可以被测试吗?如果暗物质和普通物质仅通过引力相互作用,那么目前正在进行的数十项暗物质实验将失败。所有这些都依赖于暗物质和普通物质,它们经历了某种超越引力的相互作用。因此,如果这个新理论是正确的,那将是令人失望的。

然而,当暗真空能量转变为暗物质粒子时,这种能量的变化会动摇空间和时间的结构,产生充满宇宙的引力波。至少从隐喻上讲,这似乎是空间结构中的“嗡嗡声”。

非常精确的实验已经报告了探测到宇宙嗡嗡声,但需要谨慎一点。有几种天文现象可以产生类似的嗡嗡声。因此,最近的发现并不能证实这一新理论。这将需要更多的数据和更复杂的分析。然而,事实上,存在可以探测正确种类的引力波的设施,这给了我们希望研究人员能够在几年内证实或反驳这一想法。

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