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宇宙可能是个循环,可能是封闭的曲面宇宙,而不是开放的平面宇宙

2019年11月16日 23:30来源:未知手机版

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众所周知,膨胀理论很自然地预测了平面宇宙,但我们所了解的关于宇宙形状的一切知识都可能是错误的。根据一项新的研究,我们的宇宙可能不是像床单一样的平面,而是像充气气球一样的曲面。

这种封闭的曲面宇宙可以为这种效应提供一个物理解释,普朗克宇宙微波背景谱现在更倾向于一个大于99%置信水平的正曲率。在这里,科学家进一步研究来自普朗克实验的一个封闭宇宙的证据,表明正曲率自然地解释了反常的透镜振幅,并证明它也消除了普朗克数据集中一个众所周知的张力,即在不同的角度尺度上导出的宇宙学参数的值。科学家认为,由于普朗克功率谱更倾向于一个封闭的宇宙,所以在大多数局部宇宙学观测中,包括重子声振动,都会出现比一般估计更高的不一致性。因此,平面宇宙的假设可能掩盖了一场宇宙学危机,在这场危机中,不同观测到的宇宙属性似乎相互不一致。需要进一步的测量来弄清楚观测到的不一致是由于未被探测到的系统学,还是由于新的物理学,或者仅仅是一种统计波动。

这是11月4日发表在《自然天文学》杂志上的一篇新论文的结论,该论文研究了来自宇宙微波背景的数据,而宇宙微波背景辐射是“宇宙大爆炸”的微弱回声。但并不是所有人都相信这一点;这是研究人员基于2018年发布的数据得出的新发现,既与多年来的传统观点相矛盾,也与最近另一项基于同一宇宙微波背景的数据集的研究相矛盾。

根据这篇新论文,如果宇宙是曲面的,它只会平缓地弯曲,这种缓慢的曲面对我们的生活、太阳系甚至银河系的运转的影响,都并不大。但是,如果超越这一切环境,走出我们的银河系,深入到太空深处,最终——以直线行进——你会绕一个圈,并回到你的起点,宇宙学家把这个概念称为“封闭宇宙”。它已经存在了一段时间,但它不符合现有的宇宙运行理论。所以,这在很大程度上被拒绝了,取而代之的是一个“平面宇宙”,它向各个方向延伸,没有边界,也不围绕自身循环。但是,根据曼彻斯特大学宇宙学家埃莉诺·迪瓦伦蒂诺、罗马萨皮恩扎大学的宇宙学家亚历山德罗·梅尔基奥里和约翰·霍普金斯大学宇宙学家约瑟夫·西尔克的研究,从有史以来最好的宇宙微波背景的测量数据中,发现的一种异常的现象,提供了确凿的证据(但不是绝对确凿的证据),证明宇宙是封闭的曲面宇宙。

在接受《生命科学》杂志采访时,梅尔基奥里表示,封闭宇宙和开放宇宙的概念区别,有点像拉伸的平板和膨胀的气球。无论是哪种情况,整个宇宙都在扩张。当平板展开时,每一点都在一条直线上远离每一点;当气球充气时,它表面的每个点都离其他点越来越远,但是气球的曲率使这个运动的几何构造,变得更加复杂。

梅尔基奥里表示:“这意味着,例如,如果你有两个光子,它们在一个封闭的宇宙中平行移动,它们最终将会相遇。”而在一个开放的、平面的宇宙中,光子在不受干扰的情况下,会沿着的平行的路径运动,而不会相互作用。

梅尔基奥里认为,传统的宇宙膨胀模型表明,宇宙应该是平面的。根据该模型,回溯到宇宙膨胀的开始,回到宇宙大爆炸后的最初的0.0000000000000000000000001秒,随着空间从那个无限小的点扩展出来,您会看到一个令人难以置信的指数级膨胀的过程,这种超快速膨胀的物理学指向了平面宇宙。梅尔基奥里指出,这也是大多数专家认为宇宙是平面的第一个原因,梅尔基奥里说道,如果宇宙不是平面的,则必须“微调”现有的物理学原理,以使它们全部融合在一起,并在此过程中重做无数其他计算。这篇新研究的作者写道,这可能最终是必要的。

那是因为宇宙微波背景辐射的数据有异常,宇宙微波背景辐射是我们在宇宙中看到的最古老的东西,它是由周围的微波光构成的,当你把恒星、星系和其他干扰阻挡在外时,它就会充满整个空间。宇宙微波背景辐射是关于宇宙历史和行为的最重要的数据来源之一,因为它太古老了,而且,可以说遍布整个宇宙。根据最新的研究结果,宇宙微波背景辐射的“引力透镜效应”比预期的要强得多——这意味着引力对宇宙微波背景辐射的曲面影响。似乎比现有物理学所能解释的要强得多。

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