新浪科技訊 北京時間4月11日消息，據國外媒體報道，對于有關“大爆炸”以及“大爆炸”之前宇宙狀況的一些問題，愛因斯坦的廣義相對論也無法解釋，科學家也僅僅是提出形形色色的假說。日前，研究人員報告稱，在當前宇宙之前還存在另一個宇宙，它們具有諸多相似之處，堪稱一對雙胞胎！
“宇宙健忘症”
過去幾年，一種稱為“圈量子引力”(Loop Quantum Gravity)的新理論浮出水面。圈量子引力論提出了“量子反彈”的可能性，即在當前宇宙之前還存在一個宇宙，我們的宇宙就誕生于那個宇宙的崩潰。但是，那個宇宙到底是一種怎樣的狀況，科學家以前知之甚少。如今，墨西哥國立自治大學的物理學家亞歷山德羅·克裡奇和加拿大多倫多圓週理論物理研究所的物理學家帕拉姆普利特·辛格琢磨出一個簡化版圈量子引力模型，給出了一個令人頗感興趣的答案：大爆炸前的宇宙可能同我們現在的宇宙存在諸多相似之處。
研究結果將刊登在最新一期美國《物理評論快報》上。辛格在接受PhysOrg網站採訪時表示：“這一概念的意義在于，它回答了大爆炸以前宇宙發生的狀況。具體情況仍舊是個謎，因為模型只能解開大爆炸奇特之謎，無論另一面是量子泡沫，還是經典時空。比如，如果是量子泡沫，我們就不能以時空、時間概念等等來解釋這個問題。我們的研究發現另一面的宇宙同我們的宇宙一樣經典。”
這項研究建立在之前一項研究的基礎之上，同時還具有一些重要的差異。去年，美國賓夕法尼亞州立大學物理學家馬丁·博約瓦爾德採用簡化版圈量子引力模型去演示大反彈“另一面”的宇宙是否可能存在。但是，這個模型雖產生正確的數學證據，但是由于不存在對當前宇宙的觀測數據，導致科學家無法了解到大反彈前的宇宙究竟是一個什麼樣的狀態，因為大反彈自始至終沒有留下它的任何證據。博約瓦爾德將這種情況描述為“宇宙健忘症”。
宇宙是自身鏡像
但是，克裡奇和辛格在對一種稱為“量子約束”的重要方程式有了更為深入的了解之後，改進了簡化版圈量子引力理論。兩位物理學家利用稱為sLQG的簡化版模型，研究發現大反彈前宇宙體積和動力相對波動性保存在大反彈過程始終。辛格說：“這意味著兩個雙胞胎宇宙具有相同的物理學定律，特別是相同的時間概念。物理學定律之所以沒有任何變化，是因為它們的演變總是具有整體性，這是量子系統演變的最佳方式。根據我們的推理，從遠處看，兩個宇宙看上去就像雙胞胎，一個人根本無法將它們分辨開來。”
也就是說，在大反彈之後存在了約137億年的當前宇宙，同大反彈前存在了約137億年的宇宙擁有很多共同的特性。從某種意義上講，我們的宇宙其實是自身的鏡像，而“大爆炸”(即大反彈)就是那條對稱線。辛格說：“在大反彈前的宇宙中，所有一般特征都是一樣的，可能遵循著相同的動力學方程式。根據我們模型的預測，當宇宙的體積是普朗克尺度(Planck size)的100倍左右時，就會發生上述情況。此外，兩個宇宙所含物質是相同的，同時還具有相同的演變過程。由于大反彈前的宇宙不斷縮小，如此一來，我們仿佛看到了當前宇宙在時間上的逆向發展。”
克裡奇和辛格兩位物理學家特別指出，遍及大反彈的相對波動的變化低于10-56，這一數字對一個體積膨脹速度超過一兆差距尺度(megaparsec，約3.3 x 106 光年)的宇宙而言簡直太小了。當前宇宙的膨脹速度介于3000至6000兆差距尺度之間。據兩位研究人員介紹，擁有一對相同的雙胞胎宇宙並不見得兩個宇宙的每一個特征都是相同的。打個比方，即使一個人同你有很多相同之處，但是他或她不見得就是你的雙胞胎兄弟或姐妹。
展現未來宇宙模樣
辛格說：“如果一個人能用功能強大的顯微鏡(探測普朗克尺度的高能實驗)察看某些微觀特性，就能看到一些方面存在差異之處，這就好比雙胞胎有不同的指紋，或者一個人有胎記，另一個人沒有一樣。”據辛格解釋，有關大反彈前宇宙狀況的細節，他們仍有諸多疑問。
他說：“最大的疑問是，這些特征是否能在我們所認為的更復雜狀況下幸存下來。例如，有人想要知道存在于以前宇宙中的一些結構，比如星系，是否會在這個不斷膨脹的新宇宙中留下一些烙印，誕生一些相同或‘相似’的結構。例如，是否可能發生以下情況：在以前的宇宙中，星系以不同的方式形成，所以，有人猜測大反彈的另一面的星系分布是否會有所不同。我們何時理解了這些模型，那麼我們就能解答這個問題了。”
最終，克裡奇和辛格的模型也許還能向我們大家準確地展現未來宇宙的模樣。根據當前宇宙加速度的快慢——這也最終決定它的命運，模型的歸納與總結就有可能預測我們自己宇宙的重新崩潰。辛格說：“此類宇宙將遭遇很多大反彈，而大反彈屬于不同分支。另外，處于不同分支的宇宙也可能是相同的。”
|
