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​我们看不到的宇宙裂缝来自何处?爱因斯坦相对论或被重新改写

2024-10-29 08:02 来源:儒文网 点击:

我们看不到的宇宙裂缝来自何处?爱因斯坦相对论或被重新改写

近日,科学家发现宇宙或许存在裂缝,而且这些裂缝暂时无法被人类探测到。如果情况属实,这些裂缝很有可能是宇宙大爆炸事件遗留至今的。宇宙大爆炸发生前,宇宙的温度很高,大爆炸发生后,宇宙的温度变得更低,且更接近我们现在看到的模样。物理学家将这种气温骤减的改变叫作相变。发生相变后的宇宙泡沫形成并四处移动,与其它泡沫相遇时会裂开,宇宙就在这个过程中逐渐被焕然一新。然而,科学家认为,高能的旧宇宙可能并未消失,而是被夹在一个宇宙气泡与另一个宇宙气泡之间的裂缝中,并且这些温度较低的区域无法完美融合。物理学家将宇宙大爆炸后的残余热量命名为宇宙弦,而宇宙弦正是物理学家从宇宙微波背景的研究中找到的裂缝。可惜就连人类最优秀的望远镜都没办法识别这些裂缝的噪音。

据物理学家Oscar Hernández介绍,宇宙弦是抽象的,我们可以在日常生活中找到共同点。 例如你在结了冰的湖面上行走,湖面上或多或少会出现一些裂缝,这些裂缝不会影响整个湖面也不会影响你的生命安全,但它们的的确确存在。与宇宙弦的形成原理类似,这些裂缝也是通过相变形成的。

Hernández对此进行了进一步解释,水相变后结成冰,湖里的水分子在某种条件下从原本自由流动的状态转变为固态,接下来发生的是这些固态水将在整个湖面上铺上漂亮的六边形瓷砖。假设湖的对岸也同样开始铺设六边形瓷砖,那么湖面上的瓷砖不太可能排列整齐。这时候就会在瓷砖不贴合的位置出现裂缝。在物理基础无误的前提下,将同种概念运用至宇宙时空的结构,就是所谓的宇宙弦。宇宙在相变后形成场,而场决定宇宙基本力和粒子的活动。

宇宙中或许存在着与某些粒子存在联系的场,并且只能进行冻结冷却。宇宙之大,选择的种类繁多。因此,当温度降低后,宇宙会出现断断续续的线以及无数条能量线。物理学家认为确认宇宙弦的存在是当前研究的重中之重,因为宇宙弦可以证明物理远比我们已知的要更复杂的多。在粒子物理学领域,宇宙的“标准模型”是最前沿的一个理论。该理论涉及到夸克、电子,希格斯玻色子和中微子等粒子。但这个理论并不是最终的结论,还有完善的空间。物理学家对其进行过许多设想,其中包括超对称粒子以及超弦理论。

在这些设想中,宇宙弦的出现是理所应当的。如果宇宙中根本不存在宇宙弦,那“标准模型”和在此基础上扩充的联想都没有任何意义,但如果宇宙弦真实存在,物理学家会感到很开心。物理学家Hernández和Razvan Ciuca曾表示,通过利用卷积神经网络,我们可以有效的找到宇宙微波背景辐射的宇宙弦。不过他们这一结论的基础条件是,宇宙微波背景辐射没有一丝丝噪音存在。

但他们也明白完美的宇宙微波背景辐射存在的可能性几乎为零。人类最先进的微波仪器的分辨技术有限,精确度会随着像素的变化而变化。如果物理学家依照这个方法继续研究下去,可能永远都找不到宇宙弦。但也不是完全没有办法。物理学家还可以利用21厘米氢线寻找宇宙弦,这需要提前测量好旧宇宙在每个方向的膨胀,即氢原子从地球到外太空的平均速度。目前,21厘米线观测站还没有完工,当一切准备就绪时,物理学家就有望从观测站提供的数据中发现宇宙弦的线索。