科学家研究宇宙年龄超想像 多次大爆炸

2006年05月17日14:31  来源:《北京科技报》

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  宇宙始于何时?将止于何时?这是宇宙留给人类最为神秘,也最难解释的谜题。虽然宇宙大爆炸说已经深入人心,人们已经默认了宇宙诞生于近140亿年前的一次大爆炸中,宇宙万物、星系、地球、生命都是在大爆炸之后逐渐形成的。然而,在这个理论出世之后,很多人也提出了另外一个问题:在宇宙大爆炸之前发生了什么?5月5 日《科学》杂志上发表的一篇研究论文称解答了这个让科学家们为之争论不休的谜题。美国普林斯顿大学的波尔·施泰恩加德和英国剑桥大学的尼尔·图尔克这两名理论物理学家在这篇论文里共同提出了一个理论,即宇宙大爆炸发生了不止一次,宇宙一直经历着“生死轮回”的过程,而我们所认为的140亿年前的宇宙大爆炸并非宇宙诞生的绝对起点,那只是宇宙的一次新生。

  谁让宇宙加速膨胀

  让科学家们注意到宇宙大爆炸不仅只有一次的是被科学家抛弃后又重新拾起的“宇宙常量”。所谓宇宙常量,是对真空中的能量的数学表述,并用希腊字母的第11个字母“拉姆达”表示,这种能量也被认为是神秘的“暗能量”,而这种神秘能量正在让宇宙不断加速膨胀。

  美国太空网5月8日对英美科学家这一研究的报道中称,当初爱因斯坦首次提出宇宙常量时,是想证明在宇宙间存在一种能量抗衡着星体间的重力作用,使得各星体不会因为相互的吸引而合到一起,最终让整个宇宙的物质都融合成一体,因此他也想证明宇宙是静止的,没有生长也没有萎缩。但没过多久,爱因斯坦就抛弃了这个理论,他称自己犯下了一生“最大的错误”。因为经他自己的广义相对论公式的计算,宇宙正在膨胀,而天文学家埃德温-哈勃经过观察也证实了宇宙确实在膨胀。

  20世纪90年代末期,“拉姆达”被科学家们重新拾起,这时一些天文学家发现宇宙不仅仅在膨胀,而且速度正在加快,科学家们不知道是什么样的神秘力量导致了这一结果,于是“暗能量”这个词便产生了。并且科学家们认为“暗能量”就是宇宙常量“拉姆达”,在宇宙大爆炸后“拉姆达”没有和重力“平分天下”,保持宇宙的平衡,而是从重力手中夺权,使星体间越来越远,宇宙不断膨胀。

  宇宙常量应该几何

  宇宙常量该有多大,这是宇宙大爆炸发生次数的关键。美英科学家波尔·施泰恩加德和尼尔·图尔克就是在对宇宙常量的大小计算中发现了宇宙大爆炸不应该只发生了一次。

  科学界一直都试图解释的一个问题是为什么自然界中的那么多常量的值都是那么正好,刚好让生命存在。如果“拉姆达”太大,那么宇宙就会在大爆炸后立刻迅速膨胀并撑破,就像吹爆的气球,那么生命就不可能在百亿年后存在了。波尔教授在接受太空网的采访中说:“‘拉姆达’的值是物理学中最神秘的事物之一。它让我们非常的迷惑。”甚至科学界出现了“人择原理”,即宇宙常量恰当地选择了人类生存,而人类也恰好选择了在这样一个常量条件下出现,而人类又回头研究着为什么宇宙常量大小会刚好让人类生存。这听起来确实不可思议,尼尔教授称:“这简直太糟了,真的该被抛弃了。这个理论就是想说明人类永远不会了解宇宙的奥秘,这就是我们的生存之道。”

  为了找到“人择原理”之外合理的解释,两位科学家利用宇宙大爆炸模型计算宇宙常量,但得到的结果要比实际观测到的宇宙常量大得多,是实际值的10的100次方倍,也就是根本不适合现在宇宙中的生命生存。宇宙常量的大小说到底还关系到人类的生存。因此波尔教授和尼尔教授认为在宇宙大爆炸后宇宙常量(也就是“暗能量”)都会随着时间的推移而减弱。但是经过进一步的计算后,他们发现140亿年根本不够将爆炸后的值减弱的现在这个值。剑桥大学的尼尔教授说:“人们认为时间开始于那次大爆炸,但从没有一个合理的解释。而我们的推论看起来就非常的激进:在宇宙大爆炸之前是存在时间的。”

  大爆炸不止一次发生宇宙年龄超乎科学家想像

  两位科学家的理论颠覆了人们的“常识”,在人们常常猜想时间将止于何时的时候,他们又告诉了人们时间没有起点。既然“拉姆达”的值在近140亿年中减弱到现在这个适合生命存在的值,那么,两位科学家就想到了宇宙大爆炸也许发生了不止一次,每一次的大爆炸都让宇宙常量有所减弱。在产生了现在我们生活的这个宇宙之前,很可能是在万亿年中宇宙大爆炸发生了很多次。尼尔教授说:“我想,宇宙的年龄可能远远大于万亿年。时间没有开始,根据我们的理论宇宙的年龄是无限大的,而宇宙范围也是无限大的。”

  在2002年,这两位科学家就提出了宇宙进化经历着“生死轮回”这个观点。宇宙就是在一次次大爆炸后重生,在每一次的“轮回”中,宇宙都在膨胀中消耗原有的物质,在宇宙常量减弱的同时也产生了一些新的粒子,直到另一次的大爆炸到来,然后新的粒子又形成了新的物质、天体乃至生命。

  如果这两位科学家的假设是正确的,那么下一次的大爆炸将在什么时候到来?尼尔教授说:“不论计算多么准确,我们都无法预料下一次大爆炸的时间,但我们可以说的是,下一次的大爆炸不会在之后的100亿年内发生。”

  ■知识链接

  宇宙大爆炸

  宇宙大爆炸理论是俄裔美国科学家伽莫夫在1948年提出来的。这个理论认为,宇宙开始是个高温致密的火球,它不断地向各个方向迅速膨胀。当温度和密度降低到一定程度,这个火球发生了剧烈的核聚变反应。随着温度和密度的降低,宇宙早期存在的微粒在引力作用下不断聚集,最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。

  这一理论体系被称为“宇宙大爆炸模型”,与DNA双螺旋模型、地球板块模型、夸克模型一起,被认为是20世纪科学中最重要的四个模型。(马佳)

(责任编辑:马丽)
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