平行現實。科學家們對其他宇宙的了解

2022年07月03日21:00:16 科學 1021

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莫斯科,7 月 3 日 - RIA Novosti,Vladislav Strekopytov。在有關宇宙學的科學文章中,經常會遇到「我們的宇宙」一詞。事實證明,科學家們正在認真考慮其他人存在的可能性——在我們之前,或者平行,由反物質組成,或者那些時間倒退的物質。所有這些都得到了嚴格的物理和數學計算的支持。關於宇宙的各種模型和最近獲得的新數據 - 在 RIA Novosti 的材料中。

我們的宇宙

現代物理學並不排除我們生活的宇宙不是唯一的可能性。因此,為了以防萬一,科學家們同意在涉及我們的時空時用大寫字母寫「宇宙」這個詞,在其他情況下用小寫字母寫。

根據宇宙學家的計算,宇宙是在 137.7 億年前由極小體積的高濃度物質大爆炸形成的。從那時起,它一直以與哈勃常數相等的速度不斷膨脹,這是基本的物理參數之一。

根據可以以任何方式檢測到的所有可見和不可見物質的體積,今天宇宙從邊緣到邊緣的長度約為 930 億光年。超出這個極限的東西,一些科學家稱之為「無限虛無」,另一些則認為時空會自行閉合,形成一個超球體。

尤其是,宇宙微波背景的偏差表明了這一點——宇宙大爆炸後約 37.5 萬年產生的殘餘電磁輻射,當時第一個原子形成。

同時,研究人員一致認為,過去的宇宙要小得多,而且純粹從理論上來說,沿著相反的方向跟蹤它的演化,可以達到宇宙大爆炸的地步,那時一切都從無到有。

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到我們的宇宙

根據普遍接受的宇宙學理論,宇宙是由一個奇點形成的——當物質和能量被壓縮到一個點時。在大爆炸的最初幾分之一秒內,即所謂的暴脹時期,宇宙膨脹到了巨大的比例。奇點之前發生了什麼,理論沒有解釋,而且這種狀態本身也沒有物理和數學描述。

堅持循環模型的科學家認為,我們的宇宙之前有其他宇宙。也許與我們的相似,但朝相反的方向發展。隨著時間的推移,她縮小到一個點。大爆炸發生了。

共形循環模型表明,我們的宇宙只是經歷無數次循環的多重宇宙生命中的階段之一。在它們中的每一個過程中,它都會冷卻和膨脹,直到其所有材料粒子的質量減少到零。周期的持續時間是數萬億年。

自 1980 年代以來,賓夕法尼亞州立大學的美國科學家一直在開發另一種大反彈模型,根據該模型,膨脹的宇宙是上一階段超壓縮宇宙坍縮的結果。使用結合了量子力學和相對論的數學裝置,理論家已經證明,宇宙微波背景輻射的不均勻性是這種轉變過程中不可避免的量子漲落的結果。

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還有更多奇特的假設。例如,我們的宇宙是一個白洞,即另一個宇宙中黑洞的假設後部。從另一邊它吸進物質,從這一邊它把它扔出去。大多數物理學家相信白洞不可能存在,因為這違反了熱力學第二定律。然而,廣義相對論方程允許它們在時間倒流的條件下存在。有數學證據表明,大爆炸可能起源於超大質量白洞的所在地。

宇宙從未開始

幾乎所有的概念,無論他們將宇宙視為一個獨立的系統還是一個複雜的循環過程的一個元素,都是從一開始就有一個奇點這一事實出發的。作為反駁,一些科學家認為,即使在理論上,這種狀態也是不可能的。世界的物質不可能縮小到一個無限小的點,而且在這個點上,時間是不存在的。在現代物理學中,空間和時間是連續的,是構成現實的光滑結構。在這樣的時空連續體中,兩點可以無限接近,但絕不會重合。

英國科學家 Bruno Valeisho Bentou 和 Stav Zalel提議使用因果集理論來描述宇宙——一種量子方法,此時時空不是連續性,而是離散片段的集合。

作為一個類比,他們引用了一個監視器屏幕,它看起來平滑連續,但實際上是由單個像素組成的。在這種情況下,不可能實現一個像素與相鄰像素合併或分裂的這種增加。

因果集合論將奇點理解為宇宙中的單個量子或原子,所有其他的都是由它形成的。同時,事實證明,宇宙沒有唯一的起始時刻,一種或另一種形式的物理世界一直存在。

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鏡像宇宙

科幻作家經常使用鏡像宇宙的形象,這意味著一個平行的世界,你可以在那裡遇見你的替身或改變你的個人命運。鏡像宇宙的概念也存在於理論宇宙學中。

在物理實驗中,所有粒子都與反粒子一起出現。因此,長期以來,科學家們一直對宇宙主要由物質組成而實際上沒有反物質這一事實感到困惑。為了解釋這種不對稱性,在 1990 年代,宇宙學家提出了這樣的假設,即與我們的「物質」宇宙一起,形成了充滿反物質的鏡像對。

後來,科學家們證明了這些宇宙中的每一個都有自己的時間,與熵的增長相吻合,但它的大體方向卻被保留了下來。所以鏡像宇宙的假設與物理理論是相當一致的,並不違背熱力學第二定律。

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在最近的一篇文章中,加拿大和英國科學家提出了這一概念,表明時間在兩個方向上對稱流動,大爆炸之前的宇宙是我們宇宙的「反版本」。這樣的模型解釋了許多與中微子振蕩、暗能量、暗物質以及空間中不存在強引力波有關的未解決的物理問題。

這組作者說,暗物質是在大爆炸期間形成的無菌中微子,類似於黑洞的霍金輻射。引力波的能量本應震動我們的世界,卻將兩個宇宙分開。

來自新墨西哥大學加州大學戴維斯分校的美國物理學家認為,鏡像宇宙的概念也可以解決哈勃常數不同測量值之間的差異問題。他們發現,當宇宙學模型中的宇宙膨脹率發生變化時,其他常數,例如重力自由落體或光子電子散射率,保持不變。根據研究人員的說法,這種不變性意味著存在一個不斷膨脹的鏡像宇宙,通過微弱的引力平衡我們的宇宙。

多元宇宙

膨脹模型由美國科學家 Alan Guth 於 1981 年提出並由蘇聯天體物理學家 Alexei Starobinsky、Andrei Linde 和 Vyacheslav Mukhanov 開發,表明大爆炸早期的物理膨脹形成了一個類似於肥皂泡的宇宙網路。一起。我們住在其中一個裡面,無法看到其他地方發生了什麼。

多元宇宙理論既不能被證明也不能被證偽。但它為新的理論構建開闢了廣闊的前景,這就是科學家們喜歡它的原因。例如,在這一假設的框架內,來自法國和瑞士的物理學家 解釋了為什麼在實驗中獲得的希格斯玻色子的質量比標準模型預測的質量小三倍。

科學家們認為,最初玻色子在多元宇宙不同部分之間的分布並不均勻。由於內力,含有重粒子的區域在幾分之一秒內被破壞。我們的帶有輕希格斯玻色子的宇宙仍然存在。

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