德國科學家構建新宇宙學框架 稱宇宙並非在膨脹

2021-01-10 中國新聞網

德國科學家構建新宇宙學框架 稱宇宙並非在膨脹

  這似乎已成了一個根深蒂固、顛撲不破的「真理」:宇宙起源於一次大爆炸而且正在不斷膨脹。但現在,根據英國《自然》雜誌報導,德國海德堡大學的理論物理學家克里斯多福·維特裡克提出了新的看法,他已經構建出了一種完全不同的宇宙學框架,在這套框架內,宇宙並非在膨脹,而且,萬事萬物的質量一直在增加。這一理論或許有助於科學家們理解一些有爭議的問題——比如宇宙大爆炸中出現的「奇點」等。

  說實在的,奇點理論已經超越一般人的思維理解了,大多科學家認為它是宇宙產生之初,由爆炸而形成宇宙的那一點。它具有所有物質的勢能,但奇點又是無形的。同時我們還可以想像,在某一點上宇宙奇點的這一勢能平衡被打破,於是偶然地,能量便不斷轉換為物質,而經過若干年而形成了我們的宇宙。它是存在於宇宙形成之前的「第一推動」——然而我們不能想像出的是什麼東西引發了這一奇點勢能平衡的被破壞。數學上,奇點是沒有大小的「幾何點」,就是不實際存在的點。令人難於理解的還有,沒有大小的奇點竟然是能級無限大的物質。

  普通人看到這個答案後接下來忍不住想問的是,這個奇點從何而來、奇點之前又是什麼?當然,已經有科學家以普通人更加難以理解的「量子漲落」來回答這個問題。看樣子,宇宙起源的問題似乎並不是答案越多越清晰,反而是成了知道得越多越糊塗了。宇宙為什麼存在?宇宙是怎麼起源的?……很多人認為物理學家追問這些問題是為了獲得「內心的平安」。其實不然,物理學有一套非常不同的邏輯。

  天文觀測和經典理論都表明宇宙起源於大爆炸,而量子引力的進展則表明大爆炸比此前想像的要快得多。牛頓這位現代科學的奠基人認為,引力是一種普遍的力,作用於宇宙中一切物體之間。每個恆星,每個星系,都因引力而互相靠近。但20世紀20年代,美國天文學家哈勃發現,各個星系不是在相聚,而是在以很高的速度相離。哈勃注意到,各星系的光在顏色上稍稍有些異常(用術語來說就是「紅移」),這說明各個星系在急速倒退。因為光是由不同的光波組成的。因此,一個移動的光源能將光波拉長或縮短,正如一輛行進中的車輛會把它發出的聲波拉大或縮短一樣。一輛汽車的發動機聲音或一列火車的汽笛聲,在該汽車或火車急速開過我們身邊時,音高會降低很多。這裡,把「音高」替換成「顏色」就是宇宙學中赫赫有名的「哈勃紅移」理論。根據哈勃紅移推算,遙遠的星系每秒鐘要退行成千上萬公裡。據科學家們觀察,大多數星系都展現出這樣一種紅移,而且,星系距離地球越遠,紅移越大,據此,科學家認為宇宙一定在不斷膨脹。

  但現在維特裡克卻認為,在名為暴脹的短期之內,宇宙仍然在快速膨脹,但在暴脹之前,宇宙大爆炸不再包含有一個宇宙密度無限大的奇點時刻。星系的飛速遠去是因為空間質量在不斷增加。

  這一說法實在是驚人,但它也有一個大問題:它無法被檢驗。地球上萬事萬物的質量最終都是相對於國際千克容器這一千克標準得出的數值。如果包括國際千克容器在內的萬事萬物的質量都會在隨著時間的流逝而不斷增加,那麼,我們上哪兒去找到檢驗質量的標準呢?

  一般任何一種新理論的誕生需要有一系列前期突破作為醞釀,不可能憑空就來。目前維特裡克的新理論尚未得到更多同行的回應。但科學就是這樣的一個過程:就是一個不斷提出假說,不斷被驗證或證偽。(文敏)

相關焦點

  • 新宇宙學模型認為 宇宙膨脹與暴脹源自同種機制
    【來源:科技日報】科技日報訊 (通訊員李沙沙 記者王春)近日,中國科學院上海光學精密機械研究所中科院量子光學重點實驗室提出了一種新的宇宙學模型,該模型把驅動宇宙現今加速膨脹的物理機制和宇宙早期暴脹的物理機制統一描述為同一個標量場,並用空間曲率為正的封閉空間解釋了普朗克衛星在2018
  • 韓國科學家指出,暗能量根本就不存在,宇宙也沒有加速膨脹
    現代宇宙學認為,我們所處的宇宙是由暗能量、暗物質以及普通物質組成(其中暗能量所佔比例為68.3%,暗物質為26.8%,而普通物質卻只有4.9%)。根據相關描述,暗能量雖然看不見也摸不著,但是它卻能推動宇宙加速膨脹,我們先來看看科學家是怎麼發現暗能量的。
  • 宇宙在膨脹,人們是怎麼發現的?|宇宙學漫談
    宇宙並非靜態,而是隨時間演變的與愛因斯坦開始就設定一個靜態宇宙的假設,然後通過添加宇宙學常數來使他的理論符合預期的做法不同,弗裡德曼直接從不含宇宙學常數的愛因斯坦場方程出發,看看採用不同的密度參數的值,可能產生的宇宙模型。
  • 宇宙的擴張比我們想像的要快,這就造成了宇宙學的一個危機
    亞當`裡斯,他是一位獲得過諾貝爾獎的科學家,也是四月份所發表的一項研究的作者,這是他在當時的新聞發布中所說的。他有了額外的發現「也許那就是在宇宙學數十年的發展中最令人激動的事情。」哈勃常數之謎宇宙一直在擴張變大,星系拉伸到了更遠的地方。
  • 宇宙「標準模型」受到新測量的質疑!
    自從哈勃發現了宇宙膨脹以來,這一現象一直是科學家研究的重點對象,而哈勃常數則是描述這一現象的一個常數,這個數字描述了宇宙從空間某一特定點以不同距離膨脹的速度。然而,近日一則研究表明宇宙學的「標準模型」受到新測量的質疑,這項研究所使用的新測量方法測量除了不同的哈勃常數,改變我們對不斷膨脹的宇宙的看法。這意味著人類以前的推論可能是錯的,那麼科學家需要重新研究宇宙的基本模型嗎?
  • 三分鐘帶你了解宇宙學
    簡介:宇宙學是對宇宙的歷史、結構和動力學的天體物理學研究。有關其第一個問題通常是宇宙何時開始?何時結束?目前宇宙學剩下的挑戰是確定宇宙膨脹的速度、擴張持續時間以及擴張是否會停止或逆轉。 宇宙學是研究宇宙的歷史、結構和動力學的天體物理學。
  • 科學家指出宇宙在不斷地膨脹,至今沒有人推翻這個理論
    實際上和我們的銀河系一樣也是一個一個的星系,只不過距離我們遠至幾百萬到幾十億光年之外,這才讓我們開始明白我們所處的宇宙到底有多麼巨大。哈勃還發現,來自這些遙遠星系的光會變紅,這都說明了星系都在離我們遠去。宇宙一直在膨脹。
  • 史上最完整3D宇宙地圖!從地球穿越到宇宙邊界,解密138億年歷史
    這堪稱是近年宇宙學最重大的進展,科學家19日一併公開了宇宙地圖,以及與其相關的23篇學術論文,當中顯示逾400萬個星系與明亮類星體的詳細測量結果,包含規模與發出訊號。加拿大安大略滑鐵盧大學(University of Waterloo)學者柏希瓦爾(Will Percival)表示:「這些研究使我們能夠將所有測量結果聯繫起來,形成宇宙膨脹的完整故事。」
  • 宇宙總質量有多大?科學家提出新解
    計算宇宙的密度和結構,科學家現在主要使用宇宙微波背景(CMB)和引力透鏡兩種方法。可是一直以來,兩種方法推算得出的結果都存在差距。最近,德國魯爾大學(Ruhr-Universitaet-Bochum)一位宇宙學家提出一種新見解,在引力透鏡方法中加入紅外線數據進行修正,結果發現兩種方法得出的結果差別更大了。由此一些科學家認為,這可能意味著微波背景計算方法的理論基礎──宇宙學標準模型(SMC)存在漏洞。
  • 宇宙根本沒有加速膨脹?新的證據表明,暗能量的關鍵假設是錯誤的
    現代宇宙學認為,我們所處的宇宙是由暗能量、暗物質以及普通物質組成(其中暗能量所佔比例為68.3%,暗物質為26.8%,而普通物質卻只有4.9%)。根據相關描述,暗能量雖然看不見也摸不著,但是它卻能推動宇宙加速膨脹,我們先來看看科學家是怎麼發現暗能量的。
  • 探究宇宙暗物質,那些加速宇宙膨脹的神秘力量
    探究宇宙暗物質,那些加速宇宙膨脹的神秘力量 2020-09-30 11:24 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 類星體宇宙學距離:光學幹涉測量
    中國科學院高能物理研究所;2.德國馬克斯·普朗克地外物理研究所 燦爛的星空總能喚起人們各種遐想:浩瀚的宇宙到底有多浩渺?閃爍繁星如何鑲嵌在這宇宙之中又如何運動?宇宙的幾何形狀如何?
  • 陳根:探究宇宙暗物質,那些加速宇宙膨脹的神秘力量
    文/陳根長期以來,探究宇宙的物質總量都是科學努力的方向。科學家們認為物質和能量的佔比為三七開(約32%: 68%),此外常規(重子)物質僅佔宇宙物質總量的5%左右,「暗物質」則佔絕大多數。現在,由加州大學河濱分校(UCR)帶領的一支科學家團隊,在一項新計算中對各項權重進行了微調。新研究指出,物質約佔宇宙總量的31.5%,暗能量則佔餘下的68.5%。作為一種神秘的力量,後者似乎在推動宇宙的加速膨脹。
  • 難道我們已知的宇宙知識是錯誤的?韓國科學家:宇宙並沒有膨脹
    除了奇點大爆炸,還有一個被廣泛認可的理論,就是「宇宙膨脹說」,曾經有一位科學家發現了宇宙中的行星有」紅移現象「,進而得出了宇宙膨脹的理論,認為所有的星星都在離我們遠去,宇宙就像是一個巨大的在膨脹的氣球一樣,當它膨脹到了一定的地步,會回到原點,也就是奇點的狀態,重新再誕生出宇宙。
  • 為什麼宇宙是黑色的?看似十分簡單的問題,卻困擾了科學家數百年
    其實關於宇宙為什麼上黑色的,早在1823年就有科學家提出了這個問題,德國天文學家奧伯斯指出,如果我們宇宙是穩恆態,並且無限大的,那麼人類的夜晚應該也是光明的,畢竟在宇宙中有難以計數的恆星,在銀河系中就存在3000萬個和太陽類似的恆星,如此多的的恆星都能不間斷的依靠核聚變釋放能量和光線,長達數十上百億年。
  • 宇宙大爆炸理論為什麼會被大多數科學家認同,它沒有「缺陷」嗎?
    關於宇宙起源的問題,目前大爆炸的理論已被科學家們廣泛接受。儘管如此,大爆炸理論知識建起了研究的框架,框架裡的諸多問題依然是懸而未決。但是宇宙並不像大爆炸理論所描述的那樣,從宇宙學的尺度來看,宇宙中各型具有高度的均勻性,無論在哪個方向上測量微波背景輻射,人們都能大致得到2.7K這個數字。
  • 仰望星空 探索宇宙的奧秘
    瀏覽器版本過低,暫不支持視頻播放2019年10月8日,瑞典皇家科學院宣布,將2019年諾貝爾物理學獎授予三名科學家。來自美國的詹姆斯·皮布爾斯因宇宙學相關研究獲獎,來自瑞士的米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲因首次發現太陽系外行星獲獎。上海交通大學航空航天學院教授王斌表示,得益於觀測技術的發展,馬約爾和奎洛茲藉助「恆星視向運動速度法」在太陽系外的銀河系裡找到了一顆行星,這顆行星圍繞一顆名為飛馬座51的類太陽恆星運行,這項發現對系外行星結構的誕生提供了樣本,同時也為人類探索宇宙中的其他生命帶來希望。
  • 世界最大3D宇宙地圖發布 數百名科學家共同繪製(圖)
    該地圖是全球30個機構的數百名科學家耗時20年,對400多萬個星系以及類星體進行分析後,繪製而成的。  據報導,這是研究人員首次利用「顯示物質在遙遠宇宙中分布的天體,即活躍形成恆星和類星體的星系」,來繪製宇宙地圖。來自全球30多個科研機構的數百名科學家經過多年的努力,成功發布有史以來最大的3D宇宙地圖,這是對超過400萬個星系和類星體進行分析的結果。
  • 對宇宙微波背景,進行的新研究:再次證實宇宙的年齡為138億歲!
    宇宙到底有多大年齡?科學家們幾十年來一直在爭論這個問題。近年來,新的科學測量表明,宇宙可能比之前估計的要年輕數億歲。現在,一個國際天體物理學家團隊(包括石溪大學的Nelima Sehgal博士)在一系列論文中發表的新研究表明:宇宙大約有138億年的歷史。
  • 地球是可觀測宇宙的中心?科學家:宇宙一直在膨脹,它沒有中心
    當我們知道可觀測宇宙的直徑是930億光年的時候,心中不禁有了一個疑問,這是怎麼計算出來的?答案和地球有關,地球的位置恰好處於可觀測宇宙的中心區域,從地球到可觀測宇宙的邊緣地帶的距離是465億光年,可觀測宇宙自然就是930億光年。還有個不能忽視的因素,宇宙一直在膨脹。