新研究称大爆炸前还存在一个孪生宇宙(图)

oops1

http://www.sina.com.cn 2008年04月11日 07:16 新浪科技

宇宙大爆炸示意图

　　新浪科技讯 北京时间4月11日消息，据国外媒体报道，对于有关“大爆炸”以及“大爆炸”之前宇宙状况的一些问题，爱因斯坦的广义相对论也无法解释，科学家也仅仅是提出形形色色的假说。日前，研究人员报告称，在当前宇宙之前还存在另一个宇宙，它们具有诸多相似之处，堪称一对双胞胎！

　　“宇宙健忘症”

　　过去几年，一种称为“圈量子引力”(Loop Quantum Gravity)的新理论浮出水面。圈量子引力论提出了“量子反弹”的可能性，即在当前宇宙之前还存在一个宇宙，我们的宇宙就诞生于那个宇宙的崩溃。但是，那个宇宙到底是一种怎样的状况，科学家以前知之甚少。如今，墨西哥国立自治大学的物理学家亚历山德罗·克里奇和加拿大多伦多圆周理论物理研究所的物理学家帕拉姆普利特·辛格琢磨出一个简化版圈量子引力模型，给出了一个令人颇感兴趣的答案：大爆炸前的宇宙可能同我们现在的宇宙存在诸多相似之处。

　　研究结果将刊登在最新一期美国《物理评论快报》上。辛格在接受PhysOrg网站采访时表示：“这一概念的意义在于，它回答了大爆炸以前宇宙发生的状况。具体情况仍旧是个谜，因为模型只能解开大爆炸奇特之谜，无论另一面是量子泡沫，还是经典时空。比如，如果是量子泡沫，我们就不能以时空、时间概念等等来解释这个问题。我们的研究发现另一面的宇宙同我们的宇宙一样经典。”

　　这项研究建立在之前一项研究的基础之上，同时还具有一些重要的差异。去年，美国宾夕法尼亚州立大学物理学家马丁·博约瓦尔德采用简化版圈量子引力模型去演示大反弹“另一面”的宇宙是否可能存在。但是，这个模型虽产生正确的数学证据，但是由于不存在对当前宇宙的观测数据，导致科学家无法了解到大反弹前的宇宙究竟是一个什么样的状态，因为大反弹自始至终没有留下它的任何证据。博约瓦尔德将这种情况描述为“宇宙健忘症”。

　　宇宙是自身镜像

　　但是，克里奇和辛格在对一种称为“量子约束”的重要方程式有了更为深入的了解之后，改进了简化版圈量子引力理论。两位物理学家利用称为sLQG的简化版模型，研究发现大反弹前宇宙体积和动力相对波动性保存在大反弹过程始终。辛格说：“这意味着两个双胞胎宇宙具有相同的物理学定律，特别是相同的时间概念。物理学定律之所以没有任何变化，是因为它们的演变总是具有整体性，这是量子系统演变的最佳方式。根据我们的推理，从远处看，两个宇宙看上去就像双胞胎，一个人根本无法将它们分辨开来。”

　　也就是说，在大反弹之后存在了约137亿年的当前宇宙，同大反弹前存在了约137亿年的宇宙拥有很多共同的特性。从某种意义上讲，我们的宇宙其实是自身的镜像，而“大爆炸”(即大反弹)就是那条对称线。辛格说：“在大反弹前的宇宙中，所有一般特征都是一样的，可能遵循着相同的动力学方程式。根据我们模型的预测，当宇宙的体积是普朗克尺度(Planck size)的100倍左右时，就会发生上述情况。此外，两个宇宙所含物质是相同的，同时还具有相同的演变过程。由于大反弹前的宇宙不断缩小，如此一来，我们仿佛看到了当前宇宙在时间上的逆向发展。”

　　克里奇和辛格两位物理学家特别指出，遍及大反弹的相对波动的变化低于10-56，这一数字对一个体积膨胀速度超过一兆差距尺度(megaparsec，约3.3 x 106 光年)的宇宙而言简直太小了。当前宇宙的膨胀速度介于3000至6000兆差距尺度之间。据两位研究人员介绍，拥有一对相同的双胞胎宇宙并不见得两个宇宙的每一个特征都是相同的。打个比方，即使一个人同你有很多相同之处，但是他或她不见得就是你的双胞胎兄弟或姐妹。

　　展现未来宇宙模样

　　辛格说：“如果一个人能用功能强大的显微镜(探测普朗克尺度的高能实验)察看某些微观特性，就能看到一些方面存在差异之处，这就好比双胞胎有不同的指纹，或者一个人有胎记，另一个人没有一样。”据辛格解释，有关大反弹前宇宙状况的细节，他们仍有诸多疑问。

　　他说：“最大的疑问是，这些特征是否能在我们所认为的更复杂状况下幸存下来。例如，有人想要知道存在于以前宇宙中的一些结构，比如星系，是否会在这个不断膨胀的新宇宙中留下一些烙印，诞生一些相同或‘相似’的结构。例如，是否可能发生以下情况：在以前的宇宙中，星系以不同的方式形成，所以，有人猜测大反弹的另一面的星系分布是否会有所不同。我们何时理解了这些模型，那么我们就能解答这个问题了。”

　　最终，克里奇和辛格的模型也许还能向我们大家准确地展现未来宇宙的模样。根据当前宇宙加速度的快慢——这也最终决定它的命运，模型的归纳与总结就有可能预测我们自己宇宙的重新崩溃。辛格说：“此类宇宙将遭遇很多大反弹，而大反弹属于不同分支。另外，处于不同分支的宇宙也可能是相同的。”(杨孝文）