宇宙是怎么存在的

 ag环亚集团     |      2020-01-01 04:41

宇宙无始无终永恒存在

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埃及和加拿大的科学家将量子修正项用于爱因斯坦的广义相对论中,得到一个最新模型,显示宇宙可能是永远存在着,没有起点也没有终点。对暗物质和暗能量也是一种可能的解释,同时能解决多个问题。相关论文发表在最近的《物理快报B辑》上。

图片发自联盟者工作

自大爆炸以来,宇宙背景微波辐射中便游荡着一块冷斑。对科学家而言,它一直是个谜团。人们无法解释这块冷斑的温度为何总是比周围环境低0.00015摄氏度。这一温度差曾使科学家认为,冷斑源于一个横跨18亿光年的超级空洞据估计,那里大约缺失了1万个星系。若真如此,那么它便是宇宙中最大的超级空洞。

观察银河系外遥远的宇宙,让我们认识到我们的宇宙正在膨胀和冷却,星系之间的距离也越来越远。这个观测结果对我们来说意味着什么?如果宇宙正在膨胀和冷却,那么这意味着在过去的时刻它应该更加紧密和炙热。

根据广义相对论估计,宇宙年龄大约是138亿岁。在开始时,所有事物都存在于一个无限致密的点,称为奇点,当这一点开始扩张后,宇宙才正式开始。广义相对论的数学演算直接且不可避免地带来了大爆炸奇点,一些科学家认为这是有问题的,因为数学只能解释奇点之后发生了什么,而不能解释在奇点时或之前发生了什么。大爆炸奇点是广义相对论最严重的问题,因为这里打破了所有物理法则。埃及本哈大学的阿哈迈德阿里说。

自从造天地以来,神的永能和神性是明明可知的。虽是眼不能见,但借着所造之物,就可以晓得,叫人无可推诿。

然而,英国杜伦大学的天文学家进行了一项新研究。结果发现,冷斑可能并非源于超级空洞。他们采用英澳望远镜,探究了7千个星系的红移,绘制光源随宇宙膨胀而远离地球的图表。从这个新数据集中,他们发现:在标准宇宙理论中,没有超级空洞能够解释冷斑现象。他们认为,冷斑并非缺失星系的超级空洞,它由许多更小的空洞构成,这些空洞自身被星系群所环绕,就像肥皂泡泡。他们表示,若将星系群纳入考虑,那么这些小空洞内部的整体物质密度和冷斑之外的宇宙其它地方是一样的。

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据物理学家组织网2月10日报道,阿里和加拿大莱斯布里奇大学的索里亚戴斯证明了大爆炸奇点也是可以解释的。按他们的模型预测,不仅没有大爆炸奇点,也没有大坍缩奇点。而在广义相对论中,宇宙的一个可能命运是开始收缩,直到最后再变成一个无限致密的点。

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在标准宇宙学中,我们所探测到的超级空洞无法解释冷斑现象。未来,人们或许可以采用某些非标准模型将二者联系起来。不过,我们的数据强有力地反驳了这点。

ag环亚集团,这时我们就会想是什么导致了宇宙的膨胀,宇宙已经膨胀了多大,换句话说我们宇宙的膨胀速率是多少?根据广义相对论,宇宙的膨胀率是由主导宇宙的能量类型决定的。

新模型描述的宇宙充满了量子流,这种量子流由引力子组成。引力子是一种假设的无质量的引力介质,在量子引力理论中扮演关键角色。在宇宙学术语中,可以把量子修正看作一个宇宙常数项和一个辐射项,无需暗能量。这些项使宇宙保持了有限的大小和无限的年龄,由此做出的预测和目前对宇宙常数和宇宙密度的观察也密切相符。

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据研究人员估计,冷斑有2%的概率源于标准宇宙学的随机变异。但除此之外,我们也许不得不去寻找更加奇异的解释,比如冷斑诞生于两个宇宙的碰撞中。尽管研究人员承认,并没有直接证据能够支持此解释,但既然超级空洞的可能性已被排除,那么其它解释的可能性便大了一些即使它们极不寻常。

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研究人员强调,他们并不是特意用量子修正项去消除大爆炸奇点。他们的研究是基于理论物理学家大卫玻姆的观点。从上世纪50年代,玻姆就在探索用量子轨迹来替代传统的测地线。当时戴斯的老师、物理学家阿马尔雷乔德哈里开发出一个方程。阿里和戴斯把玻姆轨迹用在了雷乔德哈里方程中,用量子修正的雷乔德哈里方程推导出了量子修正弗里德曼方程,在广义相对论的背景框架中描述了宇宙的膨胀和演化,其中包括了大爆炸。他们的模型避免了奇点是因为传统测地线和玻姆轨迹之间的关键不同。传统测地线最终会交叉,交叉点就是奇点,而玻姆轨迹永远不会交叉,所以方程中不会出现奇点。

普通步枪子弹的速度大约是每秒1公里(大约是3马赫),当子弹从你眼前飞过的时候,你是看不见的,如果把地球比作子弹,当地球从你眼前飞过的时候,你的眼睛能看见吗?

迄今为止,多重宇宙只存在于假说阶段。不过,科学家一直在宇宙中寻找能够在理论上支持此假说的诡异证据,比如宇宙微波背景的波动。

在我们宇宙历史的大部分时间里,尽管宇宙充满了星系、恒星、行星以及我们所发现的所有物体,但宇宙的大部分时间都是由正常物质和辐射能量主导的。(这里不包括暗能量主导,暗能量这对早期的宇宙没有任何影响。)

虽然这还不是一个真正的量子引力理论,但模型已经包含了量子理论和广义相对论两方面的要素。阿里和戴斯希望在构建出全部量子理论后,他们的结果也能成立。

你知道吗?地球为何能自转?又是以怎样的状态运行?

假如对宇宙微波背景的深入详细分析能够证明这个解释,那么冷斑或许将成为多重宇宙的第一项证据。换句话说,目前我们仍无法确定冷斑的形成原因,但进一步的研究将为我们打开神奇的科学大门。

当宇宙由物质主导时,它的膨胀方式是:

经科学家测算,地球是以每秒465米的速度自转,相当于每小时自转1700公里,是普通喷气客机时速的2倍,23小时56分4点09秒转1圈,这是1天的精确时间。精确到零点零几秒,每天如此,千年万年都不曾改变。

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地球带着月亮以每秒3万米的速度公转,其速度是子弹的30倍,365天5小时48分45秒便围着太阳绕了1圈,这是1年的精确时间,也是千年万年都不曾改变的。

我们注意到膨胀速率H,随着时间的推移而减小。这意味着过去的宇宙更热、密度更大、膨胀速度更快。如果宇宙在过去更热,这意味着宇宙中的辐射波长更小能量更高!

太阳又带着地球以每秒250公里的速度(注:是子弹的250倍,相当于高速列车每小时的速度),绕着我们所在的银河系的中心旋转,转一圈需要2亿5000年!

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所以如果我们追溯到足够远的时期,那时的宇宙更热,密度更大,在某一时刻它会热到无法形成中性原子!如果我们继续往回推,辐射的能量密度最终会超过物质的能量密度。这将导致宇宙以不同的方式膨胀!那么以辐射为主导的宇宙是如何膨胀的?

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