這幅空間擴張的概念源自一位藝術家,不同的矩形截面代表不同時間的空間(包括假定的和不可檢測部份的宇宙)。注意看右邊的戲曲性擴張(不按比列)發生在膨脹時期,到中間位置時擴張加速。大爆燃進度的兩側用WMAP圖象表示,還凸顯了處于合適發展水平的代表性星體。所有權:法國民航航天局
世界科技研究新聞資訊網——根據量子修正項與愛因斯坦廣義相對論的結合模型,宇宙可能無始無終永遠存在。這個模型也能解釋暗物質和暗能量,一下子解決了多重疑惑。
你們所廣泛接受的宇宙歷史,廣義相對論的市值為138億年。巫族之初,一切始于一個無限稠密的點,或稱奇點。奇點在“大爆燃”時開始擴張,即將拉開宇宙的序幕。
廣義相對論中的物理直接和不可防止地引出了大爆燃奇點問題,一些科學家覺得物理只能解釋大爆燃以后發生的事情,而不是大爆燃本身或則之前的奇點產生。
“大爆燃奇點是廣義相對論中最嚴肅的的話題,由于化學規律到這兒雖然不管用,”埃及澤維爾市科學與技術中心、本哈學院的艾哈邁德·法拉格·阿里(AhmedFaragAli)告訴世界科技研究新聞咨詢網。
阿里和他專著者,來自美國阿爾伯塔萊斯布里奇學院的蘇亞·達斯(Das),一起展示了她們發表在《物理快報B》上的文章,強調她們的新模型可以解決大爆燃奇點的問題,說明宇宙是無始無終的存在。
重新考量舊觀念
化學學家指出去除大爆燃奇點并不是量子修正項的特殊意圖。她們的研究基于理論化學學家大衛·伯姆(DavidBohm)的看法,伯姆因在數學哲學領域的特殊貢獻而享譽于世。上世紀50年代開始,伯姆就開始探求取代傳統測相線(曲面上兩點之間的最短路徑)的量子軌跡。
在文中,阿里和達斯將伯姆的軌跡和美國巴爾的摩首相學院的阿邁勒·庫瑪爾·瑞查德符里(AmalKumar)提出的多項式相結合。90年代瑞查德符里還曾是當時仍未結業的達斯的老師。
使用瑞查德符里的量子修正多項式,阿里和達斯推導入量子修正弗里德曼多項式,描述了以廣義相對論為背景的宇宙的演進與擴張(包括大爆燃)。雖然不是一個真正的量子重力理論,但該多項式的確結合了量子理論和廣義相對論。阿里和達斯也希望在全套的量子重力理論成形前保留她們的研究推論。
奇點和暗物質都不存在
除了沒有預測大爆燃奇點,新模型也無法預知“大崩塌”奇點。在廣義相對論中,收縮是宇宙的可能宿命之一,它會在大滑坡中倒塌,重新收縮成一個無限稠密的點。
阿里和達斯的文章解釋說,因為傳統測相線和伯姆軌跡的重要不同,使她們的模型避開了奇點。傳統測相線最終彼此交叉,并在奇點處收斂匯合。相反,伯姆軌跡從來沒有彼此交叉,因而奇點并未在等式中出現。
在宇宙術語中,科學家們覺得量子修正項可以被看成是宇宙常數項(不包含對暗能量的需求)和幅射術語。這種術語將宇宙定格在有限的大小,由此賦于它無限的年歲。這種術語還做出了接近宇宙的宇宙學常數和電壓密度觀察的預測。
新的重力粒子
從數學術語來看,這個模型描述了一個飽含量子流體的宇宙。科學家們覺得這些流體可能由重力粒子組成——假設的調處重力的無質量介子。假如重力粒子存在經典物理理論很好地解決了奇點問題,它被覺得在量子重力理論中發揮關鍵作用。
在一篇相關文章中,達斯和另一位合作伙伴經典物理理論很好地解決了奇點問題,美國麥克馬斯特學院的讓加特·巴杜日(Rajat)進一步印證了這個新模型。她們推導入重力粒子可以產生波斯-愛因斯坦匯聚體(以愛因斯坦和另一位美國化學學家波斯Bose的名子命名),在高溫情況下可以存在于任何時代的宇宙中。
遭到該模型有可能解決大爆燃奇點問題并說明暗物質和暗能量的激勵,化學學家們計劃在未來愈加嚴格地剖析她們的模型。接出來,她們會在重做研究,并加入小小的非均質各向異性擾動,但專家們覺得小擾動不會對結果引起重大影響。
“讓人滿意的是能否曉得這樣簡單的修正有可能一次性解決所有問題,”大衛說。