天文新知/急速膨脹~宇宙誕生於虛擬空間氣泡?

虛擬空間氣泡。

大陸新聞中心/綜合報導

新科學家報導,宇宙是從一個更大的虛擬空間裡以時空氣泡的形式出生,這暗示著目前最好的嬰兒宇宙地圖裡存在很多小的異常情況。目前廣泛接受的宇宙起源理論認為非常年輕的宇宙在一秒分之一的時間裡從一個針孔大小膨脹到非常大的空間——這個過程被稱為宇宙膨脹。

據鳳凰科技網報導,十年前,第一幅宇宙微波背景輻射(CMB)地圖——宇宙大爆炸後釋放的光——強烈支持這一理論。CMB地圖顯示物質湯填滿了早期宇宙,密度略微有所差異。這些差異是恆星、星系和星系群的種子,後者形成了目前所觀測到的更大規模的結構。

在任何隨機天空樣本裡,這些波動看起來幾乎一模一樣,導致天文學家總結稱所有物質一開始就相互作用,隨後忽然分離——正如膨脹理論所預測的。然而第一張地圖也顯示了密度差異在宇宙一邊表現得比另一邊更加明顯。2013年3月,普朗克探測器繪製了目前為止最高解析度的CMB地圖,後者也顯示了這種不對稱性。

英國愛丁堡大學的安德魯·里德爾(Andrew Liddle)和同事提出了一種解釋,他們回顧了2008年美國加州帕薩迪納市加州理工學院肖恩·卡洛爾(Sean Carroll)和同事發表的一項理論,後者認為小的變異是疊加在整個可觀察宇宙的干擾上,就像大的海浪上的小波浪。

『這個理論的問題在於這全是他們編造出來的,』 里德爾說道。『這一切毫無緣由。』然後他回想起他在20世紀90年代研究的一個名為氣泡成核的宇宙模型。在這個模型裡,整個宇宙產生於一個名為虛擬空間的更大宇宙裡的量子波動。這種量子效應引起虛擬空間織布的相變,我們的宇宙開始產生,就像沸水裡產生氣泡。

將這兩個觀點相結合,里德爾和同事顯示了當氣泡宇宙發生膨脹時,它在時空裡會自然產生一個較大的干擾,從而解釋了不平衡的CMB。這個氣泡模型總會產生一個類似馬鞍形的宇宙,CMB地圖裡可見物質的密度暗示著它們應該是扁平的。這沒問題,研究小組總結稱,宇宙可以一直是扁平的,直到可見宇宙的邊緣,也就是馬鞍形曲線的開始處。

有的宇宙學家認為CMB的不對稱性可能是統計的結果。『但是如果異常情況的確存在,那麼這個物理模型比任何其他已知模型提供的解釋都更合情合理,』 美國密西根大學科學家德雷根·亨特(Dragan Huterer)這樣說道,他並沒有參與這項研究。

那麼宇宙氣泡之外是什麼呢?我們是否能夠逃離這個氣泡,或者氣泡之外是否能夠產生物質?也許不能,這篇2008年研究的合作作者、美國馬里蘭州巴爾的摩約翰霍普金斯大學的天體物理學家麥克·卡米科維斯基(Marc Kamionkowski)這樣說道。氣泡牆在以光速膨脹,因此我們可能永遠也無法趕超這個速度。但是如果虛擬空間裡的某樣事物的確進入我們的宇宙,那麼從我們的角度觀測,它將出現在宇宙大爆炸的時刻,也將與其他早期物質混為一體。而現在這樣的入侵者可能只被認作為一個怪異的大星係群而已。


里德爾和同事顯示了當氣泡宇宙發生膨脹時,它在時空裡會自然產生一個較大的干擾。