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中加科学家提出宇宙起源新理论:不是"大爆炸"而是"大弹簧"?

2014年07月18日07:48    来源:科技日报    手机看新闻
原标题:不是“大爆炸”而是“大弹簧”?

  宇宙起源不是“大爆炸”而是“大弹簧”(概念图)吗?

  

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  在关于宇宙起源的研究中,大爆炸理论一直都占据着权威的主导地位。然而,据英国《每日邮报》在线版日前报道,中国和加拿大的一批科学家最近却提出了不同看法——他们认为,宇宙并不源自一个爆炸的奇点,而是从自身上一个旧形态中“反弹”出来。

  这一研究结果,业已发表在《物理评论快报》上。这支由中国和加拿大科学家组成的研究小组,在结合宾夕法尼亚州立大学教授马丁·波乔瓦尔德等科学家之前研究成果的基础上提出:我们的宇宙并不需要全新发端于一个奇点,它只需从上一个“自己”坍塌后的废墟中跃将出来,便可获得新生。就像一根弹簧反复地被压扁,再重新爆发弹力一样。

  《每日邮报》文章指出,此项研究的渊源是今年3月“BICEP2”望远镜的重大发现。当时,天文学家们利用一架设在南极、名为宇宙泛星系偏振背景成像二代(缩写为BICEP2)的望远镜,成功探测到了宇宙原初引力波——138亿年前宇宙大爆炸中产生的痕迹。

  该发现一度被认为是物理学界的一个里程碑,甚至有评论认为其有望摘取下一个诺贝尔奖,因为它为标准宇宙学中的“暴涨理论”夯实了基础。该理论指出,宇宙在诞生之初曾经历了短暂的剧烈膨胀,而大爆炸引力波正是时空在这一暴涨时期量子效应产生的涟漪。3月份公布的发现可谓是让科学家第一次“看到”宇宙是怎样形成的,从而揭开宇宙诞生之谜。

  不过,围绕本次结果,亦有不少学者持不同意见。争执持续到6月,甚至最初发现宇宙暴涨证据的团队也开始承认,不能排除偏振模式是部分或完全由银河系尘埃造成的可能性,即他们有关宇宙原初引力波的发现有可能是错的。而另有一部分研究学者,他们对那次“BICEP2”望远镜成果的正确性及其对于整个科学界产生的影响,都持质疑甚至否定的态度。有意思的是,他们的证据,恰恰也来自于“BICEP2”项目的试验结果。

  美国知名科技博客媒体“阿尔斯科技”(ArsTechnica)指出,在光如何在宇宙中散射的问题上,“BICEP2”观测到的结果与之前的科学界所进行的实验并不一致。而这意味着在以往实验的结论与我们所秉持的关于宇宙起源的理论之间,有一个是错的。在中加联合小组看来,答案更可能是后者。在其所发表的这篇《“BICEP2”试验后关于暴涨前“反弹进化”的证据》文章中,他们认为,“大反弹”理论的成立,显然将否定“大爆炸”。

  与大爆炸等经典理论相比,“大反弹”理论对于大众而言,还是一个陌生的名词。该理论以圈量子引力理论(LQG)为基础。作为一种将量子力学与广义相对论相结合的研究方法,圈量子引力本身就体现了引力如何作用于宇宙。它从基本层面阐述了这样的观点,即宇宙可以被看做许多缠绕相连的圈环,空间由此被赋予了以物质为代表的原子结构。

  在圈量子引力理论看来,随着宇宙密度的增加,引力将变为一种反弹力,就像弹簧在挤压之下会逐渐变硬一样。而按照这种机理,如果宇宙确实发生了塌缩,那么当它达到某一临界标准时,就会如松开的弹簧一样,发生反弹。这一扩张过程才是所谓“暴涨”,也才能够与“BICEP2”望远镜的试验结果达成一致。

  值得一提地是,虽然描述了与“大爆炸”不同的场景,但圈量子引力理论也承认宇宙曾在某一时刻,在非常微小的水平上发生过类似大爆炸的扩张。

  《每日邮报》表示,“大反弹”理论将可以解决大爆炸之前宇宙自身状态等重要问题。不过,该理论本身的正确性,依然需要通过“BICEP2”望远镜以及其他天文设备的后续观测,最终加以证实。记者 张梦然 综合外电

(责编:郝孟佳、熊旭)


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