平行现实。科学家们对其他宇宙的了解

2022年07月03日21:00:16 科学 1021

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莫斯科,7 月 3 日 - RIA Novosti,Vladislav Strekopytov。在有关宇宙学的科学文章中,经常会遇到“我们的宇宙”一词。事实证明,科学家们正在认真考虑其他人存在的可能性——在我们之前,或者平行,由反物质组成,或者那些时间倒退的物质。所有这些都得到了严格的物理和数学计算的支持。关于宇宙的各种模型和最近获得的新数据 - 在 RIA Novosti 的材料中。

我们的宇宙

现代物理学并不排除我们生活的宇宙不是唯一的可能性。因此,为了以防万一,科学家们同意在涉及我们的时空时用大写字母写“宇宙”这个词,在其他情况下用小写字母写。

根据宇宙学家的计算,宇宙是在 137.7 亿年前由极小体积的高浓度物质大爆炸形成的。从那时起,它一直以与哈勃常数相等的速度不断膨胀,这是基本的物理参数之一。

根据可以以任何方式检测到的所有可见和不可见物质的体积,今天宇宙从边缘到边缘的长度约为 930 亿光年。超出这个极限的东西,一些科学家称之为“无限虚无”,另一些则认为时空会自行闭合,形成一个超球体。

尤其是,宇宙微波背景的偏差表明了这一点——宇宙大爆炸后约 37.5 万年产生的残余电磁辐射,当时第一个原子形成。

同时,研究人员一致认为,过去的宇宙要小得多,而且纯粹从理论上来说,沿着相反的方向跟踪它的演化,可以达到宇宙大爆炸的地步,那时一切都从无到有。

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到我们的宇宙

根据普遍接受的宇宙学理论,宇宙是由一个奇点形成的——当物质和能量被压缩到一个点时。在大爆炸的最初几分之一秒内,即所谓的暴胀时期,宇宙膨胀到了巨大的比例。奇点之前发生了什么,理论没有解释,而且这种状态本身也没有物理和数学描述。

坚持循环模型的科学家认为,我们的宇宙之前有其他宇宙。也许与我们的相似,但朝相反的方向发展。随着时间的推移,她缩小到一个点。大爆炸发生了。

共形循环模型表明,我们的宇宙只是经历无数次循环的多重宇宙生命中的阶段之一。在它们中的每一个过程中,它都会冷却和膨胀,直到其所有材料粒子的质量减少到零。周期的持续时间是数万亿年。

自 1980 年代以来,宾夕法尼亚州立大学的美国科学家一直在开发另一种大反弹模型,根据该模型,膨胀的宇宙是上一阶段超压缩宇宙坍缩的结果。使用结合了量子力学和相对论的数学装置,理论家已经证明,宇宙微波背景辐射的不均匀性是这种转变过程中不可避免的量子涨落的结果。

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还有更多奇特的假设。例如,我们的宇宙是一个白洞,即另一个宇宙中黑洞的假设后部。从另一边它吸进物质,从这一边它把它扔出去。大多数物理学家相信白洞不可能存在,因为这违反了热力学第二定律。然而,广义相对论方程允许它们在时间倒流的条件下存在。有数学证据表明,大爆炸可能起源于超大质量白洞的所在地。

宇宙从未开始

几乎所有的概念,无论他们将宇宙视为一个独立的系统还是一个复杂的循环过程的一个元素,都是从一开始就有一个奇点这一事实出发的。作为反驳,一些科学家认为,即使在理论上,这种状态也是不可能的。世界的物质不可能缩小到一个无限小的点,而且在这个点上,时间是不存在的。在现代物理学中,空间和时间是连续的,是构成现实的光滑结构。在这样的时空连续体中,两点可以无限接近,但绝不会重合。

英国科学家 Bruno Valeisho Bentou 和 Stav Zalel提议使用因果集理论来描述宇宙——一种量子方法,此时时空不是连续性,而是离散片段的集合。

作为一个类比,他们引用了一个监视器屏幕,它看起来平滑连续,但实际上是由单个像素组成的。在这种情况下,不可能实现一个像素与相邻像素合并或分裂的这种增加。

因果集合论将奇点理解为宇宙中的单个量子或原子,所有其他的都是由它形成的。同时,事实证明,宇宙没有唯一的起始时刻,一种或另一种形式的物理世界一直存在。

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镜像宇宙

科幻作家经常使用镜像宇宙的形象,这意味着一个平行的世界,你可以在那里遇见你的替身或改变你的个人命运。镜像宇宙的概念也存在于理论宇宙学中。

在物理实验中,所有粒子都与反粒子一起出现。因此,长期以来,科学家们一直对宇宙主要由物质组成而实际上没有反物质这一事实感到困惑。为了解释这种不对称性,在 1990 年代,宇宙学家提出了这样的假设,即与我们的“物质”宇宙一起,形成了充满反物质的镜像对。

后来,科学家们证明了这些宇宙中的每一个都有自己的时间,与熵的增长相吻合,但它的大体方向却被保留了下来。所以镜像宇宙的假设与物理理论是相当一致的,并不违背热力学第二定律。

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在最近的一篇文章中,加拿大和英国科学家提出了这一概念,表明时间在两个方向上对称流动,大爆炸之前的宇宙是我们宇宙的“反版本”。这样的模型解释了许多与中微子振荡、暗能量、暗物质以及空间中不存在强引力波有关的未解决的物理问题。

这组作者说,暗物质是在大爆炸期间形成的无菌中微子,类似于黑洞的霍金辐射。引力波的能量本应震动我们的世界,却将两个宇宙分开。

来自新墨西哥大学加州大学戴维斯分校的美国物理学家认为,镜像宇宙的概念也可以解决哈勃常数不同测量值之间的差异问题。他们发现,当宇宙学模型中的宇宙膨胀率发生变化时,其他常数,例如重力自由落体或光子电子散射率,保持不变。根据研究人员的说法,这种不变性意味着存在一个不断膨胀的镜像宇宙,通过微弱的引力平衡我们的宇宙。

多元宇宙

膨胀模型由美国科学家 Alan Guth 于 1981 年提出并由苏联天体物理学家 Alexei Starobinsky、Andrei Linde 和 Vyacheslav Mukhanov 开发,表明大爆炸早期的物理膨胀形成了一个类似于肥皂泡的宇宙网络。一起。我们住在其中一个里面,无法看到其他地方发生了什么。

多元宇宙理论既不能被证明也不能被证伪。但它为新的理论构建开辟了广阔的前景,这就是科学家们喜欢它的原因。例如,在这一假设的框架内,来自法国和瑞士的物理学家 解释了为什么在实验中获得的希格斯玻色子的质量比标准模型预测的质量小三倍。

科学家们认为,最初玻色子在多元宇宙不同部分之间的分布并不均匀。由于内力,含有重粒子的区域在几分之一秒内被破坏。我们的带有轻希格斯玻色子的宇宙仍然存在。

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