首頁/ 遊戲/ 正文

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

大約100年前,科學家們發現:我們所處的宇宙並不是像想象中那樣永遠不變的,它是在膨脹的。這個發現打破了人類一直以來的誤解,也轟動了整個世界。

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

1929年,美國天文學家埃德溫·哈勃透過觀測發現,天體遠離我們的退行速度與它們和地球之間的距離成正比,由此提出了著名的哈勃定律。在後來的觀測中,科學家們發現:宇宙的膨脹速度並不恆定,而是在加速膨脹。從宇宙微波背景輻射到重子聲波振盪再到宇宙中的空洞,都從不同的角度證明了這個現象。

這就令人非常困惑:按說宇宙中有這麼多的天體,彼此之間具備相當巨大的引力。為何宇宙沒有在引力的作用下凝聚在一起,反而會彼此遠離、甚至還加速膨脹呢?

為此,科學家們提出了一種猜想,那就是暗能量的理論。他們認為,宇宙中可能存在著一種我們目前還檢測不到的暗能量,它可以提供斥力,這是導致宇宙膨脹的原因,也是避免了宇宙在大爆炸的瞬間就被引力拉回來的關鍵。

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

關於暗能量本質的猜想,科學家們也提出了多種理論。其中一種說法認為:暗能量可能是一種量子場。這個概念相對來說還是比較合理的,因為場本來就是一種充斥在所有空間的存在,並且能夠產生力和粒子。因此,一種量子場在整個宇宙空間提供一種斥力,也是能夠理解的。

不過,這種想法也不是無可撼動的,它也有一些不能解釋的地方。要想解釋這個問題,我們首先要討論一個理論,那就是弦理論。

我們知道,弦理論是萬有理論的重要候選者,是被認為最有希望將相對論和量子力學協調起來的理論。弦理論的支持者認為,我們宏觀世界上所存在的所有物質,歸根結底在最微小尺度都是一根根極其微小的弦,透過不同形式的振動所形成的粒子而構成的。

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

而且,這些弦的振動不是發生在三維空間,而是需要更高的維度才行。然而,我們的宇宙是三維的,怎麼解釋這裡的矛盾呢?弦理論的支持者認為,這是因為其他維度都非常微小,而且被蜷縮了起來,所以我們觀察不到。但是在這些維度裡,弦卻可以大顯身手,變化多端,最終形成了我們今天看到的宏觀世界。

這也是目前弦理論所面臨的一個比較關鍵的問題,那就是這些多出來的維度到底是如何蜷縮起來的仍然沒有被完美解釋,這也是導致弦理論始終受到一些人質疑的關鍵問題之一。有一些理論認為,這些維度的蜷縮方式有多達10^200個,其中每一種蜷縮的模式都能夠產生一整套完全的物理學機制,而統治我們這個宇宙的物理學機制只是其中之一。

問題在於:是其中哪一個呢?

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

這也是弦理論的支持者們目前正在努力的方向之一,那就是將其中與弦理論有關的部分提取出來,並且剔除掉一些確定與我們這個宇宙無關的維度配置。

在這個過程中,有一個問題浮現了:科學家發現,由量子場產生暗能量的理論似乎和我們目前對於弦理論其他方面的理解是矛盾的,二者並不能同時成立。

然而,暗能量的存在是我們真實感受到的,因為宇宙的確在膨脹,而且是加速膨脹。那麼,弦理論錯誤了嗎?有些科學家也不想接受這個解釋,因為這意味著我們對於萬有理論的研究可能又要回到起點了。

最近,也有科學家提出了另一種觀點:或許我們在理解暗能量的時候,受到了一些思想束縛——為什麼暗能量就只能是一種量子場導致的呢?難道它就不可能是多個量子場共同作用所產生的結果嗎?

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

這個想法聽起來可能有些不可思議,但我們沒有證據能夠推翻。儘管物理學家們一直希望能夠用一個統一、簡單的理論解釋所有宇宙中的現象,但這並不代表著宇宙就會為了滿足人類的需求而變得簡單。宇宙法則就是宇宙法則,不會以人的意志為轉移。

如果暗能量的產生真的是來自於多個量子場的作用結果,那麼這樣的量子場就避免了與弦理論相矛盾的尷尬局面。

光說是不夠的,這樣大膽的猜想,也需要更加有力的證據才可以,這也是這些科學家們接下來需要努力的方向。

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

(圖片說明:圖為科學家繪製的宇宙在不同方向上的膨脹速率地圖,中心點為銀河系中心,紫色和黑色代表膨脹較慢,越偏黃意味著膨脹速度越快)

有趣的是,根據這樣的暗能量模型,科學家推測:宇宙中的暗能量可能會以不同團塊的形式存在於太空之中。這對於人類的星際航行來說,是一件好事。如果我們能夠找到小一點的暗能量團塊,然後再找到附近一個較大的暗能量團塊,那就可以利用二者之間的“落差”,實現航天器的加速。

而這個理論對於整個宇宙來說,沒有什麼影響,暗能量仍然會在整體上提供強大的斥力,促使宇宙進一步膨脹下去。而區域性暗能量的漲落,就會導致星系團宇宙空洞的產生。

多重量子場產生暗能量,讓宇宙“分崩離析”

總之,這樣的理論需要更多的推導以及實際的觀測。或許當更加先進的望遠鏡發射升空之後,我們就能夠找到答案了。

相關文章

頂部