我們看不到的宇宙裂縫來自何處?愛因斯坦相對論或被重新改寫

2020-11-17 川陀太空

近日,科學家發現宇宙或許存在裂縫,而且這些裂縫暫時無法被人類探測到。如果情況屬實,這些裂縫很有可能是宇宙大爆炸事件遺留至今的。宇宙大爆炸發生前,宇宙的溫度很高,大爆炸發生後,宇宙的溫度變得更低,且更接近我們現在看到的模樣。物理學家將這種氣溫驟減的改變叫作相變。發生相變後的宇宙泡沫形成並四處移動,與其它泡沫相遇時會裂開,宇宙就在這個過程中逐漸被煥然一新。然而,科學家認為,高能的舊宇宙可能並未消失,而是被夾在一個宇宙氣泡與另一個宇宙氣泡之間的裂縫中,並且這些溫度較低的區域無法完美融合。物理學家將宇宙大爆炸後的殘餘熱量命名為宇宙弦,而宇宙弦正是物理學家從宇宙微波背景的研究中找到的裂縫。可惜就連人類最優秀的望遠鏡都沒辦法識別這些裂縫的噪音。

科學家Oscar Hernández介紹,宇宙弦是抽象的,我們可以在日常生活中找到共同點。 例如你在結了冰的湖面上行走,湖面上或多或少會出現一些裂縫,這些裂縫不會影響整個湖面也不會影響你的生命安全,但它們的的確確存在。與宇宙弦的形成原理類似,這些裂縫也是通過相變形成的。

Hernández對此進行了進一步解釋,水相變後結成冰,湖裡的水分子在某種條件下從原本自由流動的狀態轉變為固態,接下來發生的是這些固態水將在整個湖面上鋪上漂亮的六邊形瓷磚。假設湖的對岸也同樣開始鋪設六邊形瓷磚,那麼湖面上的瓷磚不太可能排列整齊。這時候就會在瓷磚不貼合的位置出現裂縫。在物理基礎無誤的前提下,將同種概念運用至宇宙時空的結構,就是所謂的宇宙弦。宇宙在相變後形成場,而場決定宇宙基本力和粒子的活動。

宇宙中或許存在著與某些粒子存在聯繫的場,並且只能進行凍結冷卻。宇宙之大,選擇的種類繁多。因此,當溫度降低後,宇宙會出現斷斷續續的線以及無數條能量線。物理學家認為確認宇宙弦的存在是當前研究的重中之重,因為宇宙弦可以證明物理遠比我們已知的要更複雜的多。在粒子物理學領域,宇宙的「標準模型」是最前沿的一個理論。該理論涉及到夸克、電子,希格斯玻色子和中微子等粒子。但這個理論並不是最終的結論,還有完善的空間。物理學家對其進行過許多設想,其中包括超對稱粒子以及超弦理論。

在這些設想中,宇宙弦的出現是理所應當的。如果宇宙中根本不存在宇宙弦,那「標準模型」和在此基礎上擴充的聯想都沒有任何意義,但如果宇宙弦真實存在,物理學家會感到很開心。物理學家Hernández和Razvan Ciuca曾表示,通過利用卷積神經網絡,我們可以有效的找到宇宙微波背景輻射的宇宙弦。不過他們這一結論的基礎條件是,宇宙微波背景輻射沒有一絲絲噪音存在。

但他們也明白完美的宇宙微波背景輻射存在的可能性幾乎為零。人類最先進的微波儀器的分辨技術有限,精確度會隨著像素的變化而變化。如果物理學家依照這個方法繼續研究下去,可能永遠都找不到宇宙弦。但也不是完全沒有辦法。物理學家還可以利用21釐米氫線尋找宇宙弦,這需要提前測量好舊宇宙在每個方向的膨脹,即氫原子從地球到外太空的平均速度。目前,21釐米線觀測站還沒有完工,當一切準備就緒時,物理學家就有望從觀測站提供的數據中發現宇宙弦的線索。

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