宇宙可能是個巨大的封閉球體,像不斷膨脹的氣球
2020年03月30日10:30

依據這項最新研究,如果宇宙形狀是彎曲的,那也是平緩地彎曲結構,這種平緩的彎曲結構對人類生活、太陽系甚至銀河系的運行並不重要,但是在銀河系之外深邃黑暗的宇宙空間,天體保持著直線運行,最終將繞圈循環,並回到最初的起始點。

  新浪科技訊 北京時間3月30日消息,據美國生活科學網站報導,宇宙空間是什麼形狀?我們所知道任何宇宙形狀都可以是錯誤的,依據一項最新研究,宇宙可能不是像床單一樣扁平,而是像一個巨大的充氣氣球。

  這項最新研究報告發表在11月4日出版的《自然天文學》雜誌上,該研究報告源自宇宙微波背景(CMB)的相關數據,宇宙微波背景是大爆炸的微弱回聲,但並不是任何人都對這項最新研究信服,該研究基於2018年發佈的數據,與多年以來的傳統觀點相悖,也與近期另一項基於相同宇宙微波背景數據集的研究不一致。

  依據這項最新研究,如果宇宙形狀是彎曲的,那也是平緩地彎曲結構,這種平緩的彎曲結構對人類生活、太陽系甚至銀河系的運行並不重要,但是在銀河系之外深邃黑暗的宇宙空間,天體保持著直線運行,最終將繞圈循環,並回到最初的起始點。宇宙學家稱這種想法為“封閉宇宙”,它已存在了一段時間,但它不符合現有的宇宙運行理論,因此在很大程度上不被人們接受,取而代之的是一個“平坦宇宙”概念,宇宙向各個方向沿伸且沒有邊界,自身不進行回路循環。

  目前,宇宙微波背景最佳測量的異常數據資料提供了宇宙是封閉結構的有力證據(但並不是絕對證據),封閉宇宙和開放宇宙的區別有點像被拉伸的平板和膨脹的氣球,無論是哪種情況,整個宇宙都處於膨脹之中。當某個平面結構被拉伸時,該結構上的每個點都保持直線彼此遠離;當宇宙膨脹時,其表面每個點都彼此遠離,但是這個球狀宇宙的曲率將使該運動的幾何結構變得更加複雜。

  研究報告合著作者、羅馬智慧大學宇宙學家阿里桑德羅·梅奇里(Alessandro Melchiorri)稱,這意味著如果有兩個光子,它們在封閉宇宙中平行移動,最終會相遇在一起。

  在開放、平坦的宇宙概念中,光子在不受干擾的情況下,會沿著它們的平行方向運動,而不會相互作用。

  梅奇里說:“傳統宇宙模型是不斷膨脹的,暗示著宇宙應當是平坦結構,追溯至宇宙膨脹之初,在大爆炸後最初的0.0000000000000000000000001秒,依據這個最新模型,將呈現一個難以置信的時間節點,宇宙從最初那個無限小的點開始增長,以指數級迅速膨脹,這個超快膨脹的物理結構這是一個平坦的宇宙。

  這是多數專家認為宇宙是平坦結構的第一原因,梅奇里說:“如果宇宙不是平坦結構,你必須‘微調’原始機製中的物理原理,使其完全吻合,並在此過程中進行無數次其他運算,這可能是揭曉宇宙結構的必要環節。”

  因為宇宙背景輻射存在異常,它是我們在宇宙中觀測到最古老的現象,是由周圍的微波光構成,當人們將恒星、星系和其他幹擾阻擋在外時,它就會充滿整個空間。它是關於宇宙歷史和行為的最重要數據來源之一,因為宇宙背景輻射太古老了,並且遍佈整個宇宙。依據最新數據資料,宇宙背景輻射的“引力透鏡效應”比預期的更多,這意味著引力對宇宙微波背景輻射的彎曲作用似乎比現有物理學所解釋的更顯著。

  研究小組使用的數據源自2018年普朗克實驗,這是一個歐洲航天局實驗,能夠比以往任何時候更詳細地繪製宇宙微波背景輻射。

  為瞭解釋宇宙額外的透鏡效果,普朗克實驗項目在該宇宙結構模型中加入一個額外變理,科學家稱其為“透鏡”,梅奇里說:“這是你的手放入其中,試圖解釋你所看到的事物,這與物理學沒有關係,意味著在愛因斯坦相對論中沒有透鏡參數,我們發現人們可以用一個正彎曲宇宙概念來解釋‘透鏡’,這是一個能用廣義相對論說明的物理解釋。”

  梅奇里指出,研究小組的解釋並不是結論性的,依據該小組的計算結果,普朗克數據指向一個標準偏差3.5西格瑪的封閉宇宙,西格瑪是一種統計測量單位,意味著計算結果99.8%的可信度不是隨機的,該數據遠低於物理學家通常所提及的5西格瑪標準。

  但是一些宇宙學家表示,還有更多的環節存在疑問,需要進一步研究分析。美國斯坦福大學宇宙學家安德烈·林德(Andrei Linde)表示,《自然天文學》雜誌上這篇最新論文,並未考慮到10月1日發表的另一篇重要論文結論。

  在該研究論文中,英國劍橋大學宇宙學家喬治·埃夫斯塔西奧(George Efstathiou)和史蒂芬·格拉頓(Steven Gratton)也參與了普朗克合作項目,他們的研究數據範圍比《自然天文學》雜誌發表的論文更小,他們的分析也基本支援了一個曲面宇宙的觀點,但與梅奇里等人所分析的更多普朗克數據相比,他們的統計可信度更低很多。當埃夫斯塔西奧和格拉頓將這些數據與其他早期宇宙的數據集一起研究時,他們發現這些證據均指向一個開放的平面宇宙。

  同時,埃夫斯塔西奧和格拉頓所依據的普朗克數據太少,他們的研究是基於改良版的普朗克數據,而不是600多名物理學家審查通過的公共數據。埃夫斯塔西奧在研究過程將部分普朗克數據直接引用,他指出,如果宇宙的彎曲的,這與早期宇宙的其他數據集相矛盾,並且與觀測到的宇宙膨脹率存在差異。

  目前,梅奇里承認封閉宇宙模型將對物理學帶來很多疑問,他說:“我不想說自己相信存在一個封閉宇宙,我保持中立觀點,最終的研究結果將建立在可信度數據之上,在研究過程中我們必須非常謹慎,努力尋找出造成這個差異的具體原因。”(葉傾城)

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