宇宙是怎样开始的?
宇宙是怎样开始的,可能是最大的奥秘,并且是其他所有奥秘的根源。人类其它的重大疑问——生命是怎样开始的?意识是什么?什么是暗物质,暗能量,重力?——这些奥秘均来自于它。
“其它所有疑问都位于这个奥秘的下游,”Ann Druyan,作者并作为天文学家Carl Sagan的遗孀说,“这对我来说很重要,因为我是人,人类不喜欢未知之谜。”
即使试图用理论解决这个奥秘也变得异常复杂,科学家被他们整个推论过程中,关键的连接有可能出现错误,而受到折磨。
根据标准的大爆炸理论,宇宙是137亿年前的一次大爆炸后膨胀形成的。像一个迅速膨胀的气球,宇宙在远小于1秒的时间内,从小于电子的尺寸膨胀到了现在的规模。
刚形成的宇宙,到处只是充满了能量。有些能量凝结成了粒子,这些粒子组合形成了轻原子如氢和氦。轻原子组成星系,接着是星球,在炙热的星系中所有的元素依次形成。
这是科学家对宇宙形成的通常描述。它是一个功能强大的模型,解释了科学家观察星空时看到的很多现象,如时空在大尺寸上的平滑,星系在宇宙中的均匀分布。
但是,也有一些事情使科学家感到不安。对于初始者而言,宇宙初始阶段的迅速膨胀并不能被直接测量,宇宙初始形成所依靠的神秘能量也早就消失了。
“膨胀理论是一个非常强大的理论,但我们仍然不知道是什么引起了膨胀——虽然该理论工作的很好,但我们仍不知道它是否正确,”Eric Agol说,一位华盛顿的天体物理学家。
对一些科学家来说,膨胀理论是笨拙的附加在大爆炸理论上,是使爆炸理论符合观察到的现象的必要附加。但不是最后一条。
“我们已经知道了暗物质的存在,所以知道了暗能量”,Paul Steinhardt,普林斯顿大学的理论物理学家说,“现在的理论工作模式是‘你接受大爆炸理论,你接受膨胀理论,要使理论符合要求,然后你又加上一些暗物质和暗能量。’这些东西根本不能构成一个连贯的理论。”
“令人不安的是,当你拥有一个理论并有新的发现,你必须添加新的组件,”Steinhardt补充说道。“它们是不连接的...没有理由添加它们,没有特别的理由添加特定的量,除了观察外。问题是你解释了多少,你改造了多少。我们还不知道。”
永恒的宇宙
近年来,Steinhardt一直与剑桥的同事Neil Turok想用一个比较激进的理论来代替大爆炸理论。
根据他们的想法,被称为火宇宙理论,宇宙经历了无数次的死亡和重生。巨大的平膜分布在宇宙的不同部分,每隔万亿年碰撞一次,并引发与大爆炸理论中相似的爆炸,为宇宙重新注入物质和能量。
两人声称,他们的火理论或者称“循环”理论不仅可以解释宇宙的膨胀,还可以解释其他的秘密,包括暗物质,暗能量和宇宙的膨胀为什么加速。
虽然有争议,该理论提出了一个可能性,宇宙是永恒的并可以自我更新的。它的前景可能比宇宙有始有终更令人畏惧,因为这意味着,即使是天空中最古老的星球,也不过是宇宙漫长历程中短命的萤火虫。
“宇宙会像我们提出的模型中的一个吗?我希望社会倾注在科学研究努力正在使我们接近真理的根本,而不仅仅是获得有用的工具,”加利福尼亚理工学院的天文学家Richard Massey说。“但我也同样的惊恐,我害怕发现我所知的一切都是错误的,我背地里希望这不会发生。”
以下网址有关于火理论的一些说明http://www.cnerc.gov.cn/document_3.aspx?id=79&name=NEWS
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