揭秘宇宙大爆炸暴漲理論 暗能量推動(dòng)多元宇宙

據(jù)國外媒體報(bào)道，近日美國麻省理工學(xué)院的宇宙理論學(xué)家馬克斯?特格馬克(Max Tegmark)通過暴漲理論揭示了宇宙起源時(shí)期所發(fā)生的事件。宇宙暴漲（Cosmic inflation）認(rèn)為在大爆炸發(fā)生后的極早期宇宙時(shí)期發(fā)生了難以置信的暴漲事件，在負(fù)壓真空能的驅(qū)動(dòng)下，時(shí)空迅速膨脹，擴(kuò)展速度甚至超過了光速。如果沒有暴漲時(shí)期存在，那么我們今天的宇宙將是炙熱、密度極高的“湯”并不斷演化而冷卻下來。

但是諸如宇宙理論學(xué)家馬克斯?特格馬克這樣的研究人員不止一次提出宇宙暴漲時(shí)期持續(xù)的時(shí)間是否超出了它應(yīng)有的范圍。這項(xiàng)研究議題之所以吸引人，可能是由于其將導(dǎo)致一些令科學(xué)家們驚訝的結(jié)果，直接動(dòng)搖了我們目前對(duì)整個(gè)宇宙的了解，其中包括被認(rèn)為是今天宇宙開端的“創(chuàng)世大爆炸”，那么為什么樣的“爆炸”才可被認(rèn)為是宇宙大爆炸呢？

當(dāng)前宇宙學(xué)中的暴漲理論在上個(gè)世紀(jì)八十年代被提出，一位名叫阿蘭?哈維?古斯（Alan Harvey Guth）的年輕博士后研究人員在康奈爾大學(xué)提出，認(rèn)為宇宙在極早期經(jīng)歷了一個(gè)十分短暫的加速膨脹過程。通過對(duì)宇宙微波背景輻射的研究，其結(jié)果卻讓宇宙大爆炸理論的支持者們感到不安。

由貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家阿諾?彭齊亞斯和羅伯特?威爾遜發(fā)現(xiàn)的充滿宇宙空間的微波背景輻射被認(rèn)為是宇宙大爆炸的痕跡。在大爆炸發(fā)生后的38萬年，宇宙從一個(gè)令人難以想象的、具有極端密度和溫度的“奇點(diǎn)”逐漸擴(kuò)大并冷卻，溫度環(huán)境適合第一批原子的形成。在大約140億年之后，這些大爆炸殘留的溫度依然存在于宇宙空間中，其數(shù)值為2.725開爾文，并且在宇宙中幾乎均勻地分布著。

對(duì)宇宙微波背景輻射與大爆炸之間關(guān)聯(lián)的發(fā)現(xiàn)中卻隱藏著另一些神秘的問題。其中之一便是你可以在某個(gè)方向測(cè)量100億光年的宇宙輻射背景，在另一個(gè)方向上再測(cè)量100億光年的背景值，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們似乎遵守著奇怪的均勻性法則。但是，如果僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的大爆炸誕生的宇宙，似乎沒有足夠的空間和時(shí)間來降低宇宙中的溫度，也暗示著按這樣方式演化的宇宙是一個(gè)高度不可能的巧合事件。

然而，宇宙幾何輪廓是怎樣的呢？宇宙背景的信息編碼結(jié)果認(rèn)為時(shí)空是“平坦”的，但是歐幾里得幾何告訴我們平行線是不可能相交的，因此宇宙不是“平坦”的時(shí)空，以此讓我們了解到引力極其扭曲時(shí)空的想法，而且一次“簡(jiǎn)單的大爆炸”并不能解釋這個(gè)問題。

當(dāng)前的宇宙學(xué)認(rèn)為大爆炸產(chǎn)生了時(shí)間的開端，因此存在一個(gè)暴漲的量子場(chǎng)。在宇宙經(jīng)歷第一次暴漲階段時(shí)，所有的存在的東西都是不平等的，隨機(jī)性的量子波動(dòng)作為能量提供方式的一種僅僅暴漲過程中起到作用，隨著宇宙逐漸進(jìn)入真正的真空狀態(tài)，并在周圍時(shí)空中產(chǎn)生了一種被稱為萬有引力的基本作用力。隨著時(shí)間進(jìn)一步延后，時(shí)空快速膨脹的速度將超過光速。

雖然愛因斯坦的相對(duì)論中禁止了任何物體可以進(jìn)行超光速的運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)于時(shí)空本身而言卻不受限制。當(dāng)宇宙暴漲逐漸收尾時(shí)，獲得的動(dòng)能促進(jìn)了物質(zhì)和輻射的產(chǎn)生，接著便是恒星、行星最終出現(xiàn)了我們。這一切發(fā)生得比眨眼睛還要迅速，僅僅在大爆炸之后的10-33便結(jié)束了。

科學(xué)家們通過暴漲來解釋宇宙大爆炸之后時(shí)空性質(zhì)被抹平的現(xiàn)象，暴漲使得宇宙變得如此之大，以至于任何測(cè)量都認(rèn)為它看上去是平整的。雖然暴漲時(shí)期宇宙中極小的時(shí)空迅速變成需要用天文數(shù)字進(jìn)行理解的時(shí)空尺度，但該過程中產(chǎn)生很小的量子波動(dòng)，隨著暴漲的發(fā)生，這些波動(dòng)可被放大，其所產(chǎn)生的結(jié)果便是我們今天所看到的星系群。

科學(xué)家們推測(cè)，在其他的宇宙中可能也會(huì)出現(xiàn)類似的事件，一旦宇宙進(jìn)入暴漲時(shí)期，那么它幾乎不可能停止。量子波動(dòng)可以確保暴漲的區(qū)域在不同時(shí)空區(qū)域具有不同的能量，這就如同一座山脈中有很多小山峰一樣。在其他微宇宙中，由于沒有別的因素可以影響它們的暴漲速度，使得它們整體運(yùn)動(dòng)可超過光速，這些迷你小宇宙最終就完全脫離了出去。

在一個(gè)單一的宇宙中，基本的物理學(xué)理論可以為宇宙的平坦時(shí)空提供預(yù)測(cè)，或者對(duì)暗能量的探索可以推測(cè)這個(gè)神秘的物質(zhì)似乎可以加速宇宙的膨脹。對(duì)于我們這個(gè)“無限”的宇宙而言，不存在明確的預(yù)測(cè)，任何問題都可歸結(jié)為概率問題。起初，宇宙學(xué)家們希望通過在一些特殊時(shí)間下獲得多元宇宙的證據(jù)，而后推出各種各樣的可能性理論，但是愛因斯坦并不認(rèn)同這樣做法。

愛因斯坦的相對(duì)論認(rèn)為宇宙中沒有單一的時(shí)鐘，而是存在無窮多種方式去獲得宇宙動(dòng)態(tài)的瞬間，并賦予每一種狀態(tài)以不同的概率。根據(jù)普林斯頓大學(xué)科學(xué)家保羅?斯坦哈特（Paul Steinhardt）介紹：“我們通常認(rèn)為爆炸可預(yù)測(cè)出一個(gè)光滑、平整的宇宙，與此相反，暴漲可預(yù)測(cè)出無限次數(shù)背后的每一種可能。”對(duì)此，宇宙理論學(xué)家馬克斯?特格馬克認(rèn)為暴漲摧毀了宇宙本身，從邏輯上將這是一種自我摧毀。

根據(jù)位于帕薩迪納市的加州理工學(xué)院宇宙學(xué)家肖恩?卡羅爾（Sean Carroll）介紹：“暴漲模型目前仍然是主流解釋，但我們目前卻對(duì)該理論存在疑慮，最主要的是我們不知道暴漲的區(qū)域在哪兒，以及為什么會(huì)出現(xiàn)假真空狀態(tài)，這些能量又是從何而來的呢?！?/p>

早在2001年，科學(xué)家斯坦哈特（Steinhardt）首次提出了替代方法，并與他的同事賈斯汀庫利（Justin Khoury）等認(rèn)為我們需要重新審視宇宙大爆炸的解釋。它們的靈感來自弦理論，這是一種最廣泛的方法可以接近愛因斯坦的廣義相對(duì)論，而后者是目前描述空間和時(shí)間的最佳理論。如果能與量子力學(xué)很好地接洽，那么該理論將能說明宇宙一切事件。

弦理論認(rèn)為宇宙中小至各種微粒都是有極小的“弦”能量構(gòu)成，并預(yù)測(cè)了我們目前所知的四維時(shí)空以外的緯度。通過弦理論的思考，斯坦哈特認(rèn)為每隔數(shù)萬億年的時(shí)間，或者我們宇宙附近的多元宇宙時(shí)空在弦膜上發(fā)生接觸，導(dǎo)致了以爆炸方式進(jìn)行的能量交換，并作為第五維度消失在一個(gè)奇點(diǎn)上，接著再次多元宇宙再次出現(xiàn)分離。在弦理論中的4D膜上接受了大量的多元宇宙的碰撞能量，宇宙與宇宙之間發(fā)生的沖突性碰撞事件正是我們所尋找的“大爆炸”。

科學(xué)家們認(rèn)為多元宇宙間的接觸可能導(dǎo)致了周期性的大爆炸事件發(fā)生，科學(xué)家斯坦哈特希望在廣義相對(duì)論和量子力學(xué)中尋找能解釋統(tǒng)一大爆炸模型的理論。但是這樣的理論并不是取代暴漲理論，而會(huì)與其他理論接洽得更好。

（來源：中國廣播網(wǎng)）