新(xin)浪科(ke)技(ji)讯 北京(jing)时间7月29日消息(xi),宇(yu)(yu)宙(zhou)空(kong)间究竟是什(shen)么模样?近年来,科(ke)学家探索了许多(duo)解释宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)方法(fa)(fa),产生了一些听起来非常疯(feng)狂的(de)想法(fa)(fa):从(cong)一个涉(she)及(ji)宇(yu)(yu)宙(zhou)漂浮在更高(gao)维度空(kong)间的(de)膜宇(yu)(yu)宙(zhou)场(chang)景(jing),到描述宇(yu)(yu)宙(zhou)膜彼此碰撞形成一个全(quan)新(xin)宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)构想……

  1、膜宇宙

  我(wo)们(men)认(ren)为宇(yu)(yu)宙具有三(san)维结(jie)构——可以沿(yan)着三(san)个(ge)垂(chui)(chui)直的方向(xiang)移动,然(ran)而,一些理论提出宇(yu)(yu)宙还存(cun)在(zai)另一个(ge)垂(chui)(chui)直方向(xiang)的空(kong)间(jian)维度(du),这(zhei)是我(wo)们(men)无法(fa)直接(jie)感知的空(kong)间(jian)维度(du)。这(zhei)个(ge)更高维度(du)的空(kong)间(jian)被称(cheng)为“体(bulk)”,而我(wo)们(men)的宇(yu)(yu)宙是一个(ge)三(san)维膜,漂浮在(zai)“体”内部。

  虽然(ran)膜(mo)(mo)宇(yu)宙概念(nian)听起来很复(fu)杂(za),但该理论解(jie)决了几个物(wu)理学(xue)(xue)(xue)问(wen)题,例如:美国(guo)哈佛大学(xue)(xue)(xue)理论物(wu)理学(xue)(xue)(xue)家丽莎·兰(lan)(lan)德(de)尔和马(ma)里兰(lan)(lan)大学(xue)(xue)(xue)科学(xue)(xue)(xue)家拉曼·桑卓姆提(ti)(ti)出了一(yi)种(zhong)膜(mo)(mo)宇(yu)宙的(de)(de)版本,通(tong)过提(ti)(ti)出与我们的(de)(de)膜(mo)(mo)宇(yu)宙平(ping)行(xing)的(de)(de)其他膜(mo)(mo)的(de)(de)存在(zai),从而解(jie)释亚原子力(li)的(de)(de)不对称(cheng)性。但是仅用一(yi)个理论来解(jie)释我们已(yi)经知道的(de)(de)事实是远远不够(gou)的(de)(de),它(ta)必须做出新的(de)(de)预(yu)测(ce),该预(yu)测(ce)可以通(tong)过实验进行(xing)验证。在(zai)兰(lan)(lan)德(de)尔-桑卓姆的(de)(de)模(mo)型实例中,这(zhei)样的(de)(de)测(ce)试可能包括测(ce)量两个膜(mo)(mo)的(de)(de)黑洞释放的(de)(de)引力(li)波。

  2、大碰撞

  科学家预测称,在遥(yao)远的(de)未来,星系最终会漂移至很遥(yao)远的(de)区域,以(yi)至于某个星系发(fa)出(chu)的(de)光永(yong)远无(wu)法到达另一个星系。事实(shi)上,随着恒星逐(zhu)渐(jian)衰老走向死(si)亡,将会在一段时间里没有光或(huo)热。此时,宇宙将变得黑暗、寒冷、空(kong)洞虚无(wu)。这听起来像是万物终结(jie),但依(yi)据一种(zhong)理论,这实(shi)际(ji)上是下一个宇宙的(de)开始,处于一个不断重(zhong)复(fu)的(de)循环中(zhong)。

  大碰撞(zhuang)(zhuang)理(li)论(lun)是基于(yu)膜(mo)宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)一种理(li)论(lun)观点,认为我们的(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)是无(wu)数个宇(yu)(yu)宙(zhou)之(zhi)一,大碰撞(zhuang)(zhuang)是指当(dang)一个冷而空的(de)膜(mo)与另一个膜(mo)碰撞(zhuang)(zhuang)时(shi)发(fa)(fa)生(sheng)的(de)情景,只要有充足的(de)时(shi)间,该情况(kuang)就(jiu)一定会发(fa)(fa)生(sheng)。宇(yu)(yu)宙(zhou)学(xue)家(jia)尼尔·图(tu)洛(luo)克和保(bao)罗·斯坦(tan)哈特认为,这样(yang)的(de)碰撞(zhuang)(zhuang)将产生(sheng)足够的(de)能(neng)量来创造一个全新的(de)宇(yu)(yu)宙(zhou),他们称之(zhi)为“火(huo)宇(yu)(yu)宙(zhou)理(li)论(lun)”,但物理(li)学(xue)家(jia)加(jia)来道雄(Michio Kaku)将其称为“大爆炸(zha)”。

  3、充满等离子体的宇宙

  大爆炸(zha)仍是(shi)许多(duo)科学家偏爱的宇(yu)(yu)宙(zhou)理论(lun),它(ta)由两个关键(jian)的观测结果支持——宇(yu)(yu)宙(zhou)膨胀和宇(yu)(yu)宙(zhou)微波背景辐射(she)(CMB),大爆炸(zha)后不久,宇(yu)(yu)宙(zhou)体积(ji)较小且处于高温状态,充满(man)着(zhe)类似(si)太阳释放的炽热等离子体。

  然而我们(men)仍能观(guan)测(ce)(ce)到宇宙(zhou)(zhou)(zhou)初期超高(gao)温阶段的(de)残(can)留迹象,当时放射性(xing)物质海洋(yang)充(chong)斥着(zhe)整个空间,在宇宙(zhou)(zhou)(zhou)诞生之后的(de)几十(shi)亿年(nian)里,宇宙(zhou)(zhou)(zhou)膨胀(zhang)过程已从(cong)高(gao)温状(zhuang)态降低(di)至零(ling)下270摄氏(shi)度(du),但科(ke)学家通(tong)过射电望远(yuan)镜(jing)仍能观(guan)测(ce)(ce)到宇宙(zhou)(zhou)(zhou)诞生之初充(chong)斥的(de)“等离(li)子体海洋(yang)”。

  宇(yu)宙(zhou)微波背景辐射在(zai)每个方向上看起来都是一(yi)样的(de),如果(guo)宇(yu)宙(zhou)总(zong)是以当前的(de)速(su)度(du)膨胀,就无法解释(shi)了(le)。许多科学家认(ren)为(wei),大爆炸后(hou)几分之一(yi)秒经历了(le)一(yi)个极其快速(su)短暂的(de)“膨胀时期(qi)”,突(tu)然的(de)膨胀可从亚(ya)原子规模增长至数光(guang)年等(deng)级(ji)。

  4、全息宇宙

  人(ren)们(men)可以(yi)联想一下安全(quan)全(quan)息(xi)图(tu)像,这基(ji)本上(shang)是(shi)一个(ge)(ge)二(er)维对象编码(ma)在一个(ge)(ge)完整的(de)三维图(tu)像中,依据(ju)该理论,整个(ge)(ge)三维宇宙可能在其二(er)维边界上(shang)被“编码(ma)”。这听起来可能不像生活(huo)在模拟空(kong)间中令人(ren)兴奋,但它有(you)一个(ge)(ge)优(you)势(shi),那就是(shi)它是(shi)一个(ge)(ge)科学可验(yan)证(zheng)的(de)理论,2017年,英国(guo)南安普顿大学研究(jiu)表明,它与观测(ce)到的(de)宇宙微(wei)波背景(jing)辐射波动(dong)模式是(shi)一致的(de)。

  5、恒态宇宙

  美国宇(yu)航局称,大爆炸(zha)是我们(men)对宇(yu)宙(zhou)(zhou)起源的(de)最佳预测(ce),远古时(shi)期(qi)宇(yu)宙(zhou)(zhou)密(mi)(mi)度(du)较大,未来密(mi)(mi)度(du)会变(bian)小。但并(bing)非所有科学家都认可该观(guan)点(dian),部分科学家认为宇(yu)宙(zhou)(zhou)密(mi)(mi)度(du)保(bao)持不(bu)变(bian),即使在宇(yu)宙(zhou)(zhou)膨胀阶段,他(ta)们(men)的(de)理(li)论(lun)观(guan)点(dian)是宇(yu)宙(zhou)(zhou)每100万(wan)年/每立方米空间(jian)大约产生(sheng)3个氢原(yuan)子,这意味着(zhe)宇(yu)宙(zhou)(zhou)不(bu)断产生(sheng)新物质,不(bu)断湮灭(mie)其(qi)他(ta)物质,始(shi)终处(chu)于平衡状态。但是随着(zhe)宇(yu)宙(zhou)(zhou)微波背景辐(fu)射的(de)发现,该理(li)论(lun)模拟被认为并(bing)不(bu)合理(li),无法解释(shi)诸(zhu)多宇(yu)宙(zhou)(zhou)现象。

  6、多元宇宙

  在宇(yu)(yu)宙大爆(bao)炸的(de)传统观点中(zhong),为(wei)了解(jie)释宇(yu)(yu)宙微波背景(jing)辐射的(de)均匀性,有(you)必要假定早期存(cun)在一(yi)(yi)(yi)种超(chao)高(gao)速(su)膨(peng)(peng)胀,即(ji)所谓的(de)“暴胀”。一(yi)(yi)(yi)些科学认(ren)为(wei),当(dang)宇(yu)(yu)宙脱(tuo)离这(zhei)个膨(peng)(peng)胀阶(jie)段时,它(ta)仅(jin)是(shi)膨(peng)(peng)胀空间“汪洋中(zhong)的(de)一(yi)(yi)(yi)个小气泡”。保(bao)罗·斯(si)坦(tan)哈特提出的(de)“永恒膨(peng)(peng)胀”理论中(zhong),其他泡沫宇(yu)(yu)宙不断地在膨(peng)(peng)胀汪洋的(de)其他区域(yu)出现,构成(cheng)了一(yi)(yi)(yi)个“多元宇(yu)(yu)宙”。

  这个理(li)(li)论变得更加奇怪,因为(wei)其他宇(yu)(yu)宙(zhou)没(mei)有理(li)(li)由遵循相同的(de)物理(li)(li)定律,有些宇(yu)(yu)宙(zhou)可能(neng)拥有更强的(de)引力,或者不同的(de)光速。虽然我(wo)们当前(qian)无(wu)法直接观察其他宇(yu)(yu)宙(zhou),但其中一个可能(neng)会与我(wo)们的(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)发生(sheng)碰撞(zhuang),科学(xue)家(jia)甚至认为(wei)宇(yu)(yu)宙(zhou)微波(bo)背景辐射中的(de)“冷(leng)点(dian)”就是宇(yu)(yu)宙(zhou)碰撞(zhuang)的(de)印(yin)记。

  7、我们的引力理论可能是错误的

  宇宙理(li)论依赖于对引(yin)(yin)力(li)的(de)(de)准确理(li)解,引(yin)(yin)力(li)是(shi)物理(li)学中唯一能在(zai)非常大尺度上影响(xiang)物质(zhi)的(de)(de)作用力(li),但引(yin)(yin)力(li)本身并不能解释某(mou)些天(tian)文(wen)观测(ce)结果(guo),如果(guo)我们(men)测(ce)量(liang)某(mou)星系(xi)外围恒星的(de)(de)速(su)度,它(ta)们(men)移动得太快了,如果(guo)唯一阻碍它(ta)们(men)的(de)(de)是(shi)可(ke)见(jian)星系(xi)中的(de)(de)引(yin)(yin)力(li),那么它(ta)们(men)就(jiu)无(wu)法运行(xing)在(zai)轨(gui)道(dao)上。同(tong)样(yang),星团似乎是(shi)由(you)一种比可(ke)见(jian)物质(zhi)引(yin)(yin)力(li)更强的(de)(de)力(li)量(liang)聚集(ji)在(zai)一起。

  目前科学(xue)(xue)(xue)家提(ti)出(chu)(chu)两种(zhong)可能(neng)性(xing)解(jie)决方案,最受大多数科学(xue)(xue)(xue)家青睐的(de)标准说法是(shi)(shi),宇宙中包含无形的(de)暗物质,而暗物质提(ti)供了缺失的(de)引(yin)力(li)(li);另一个另类观点(dian)是(shi)(shi),我们当(dang)前的(de)引(yin)力(li)(li)理(li)论(lun)(lun)是(shi)(shi)错误的(de),应(ying)该被一种(zhong)叫做“修(xiu)正牛顿动力(li)(li)学(xue)(xue)(xue)(MOND)”的(de)理(li)论(lun)(lun)取代,这是(shi)(shi)科学(xue)(xue)(xue)家在2002年发表的(de)《天文学(xue)(xue)(xue)和天体物理(li)学(xue)(xue)(xue)年度评论(lun)(lun)》杂(za)志上(shang)提(ti)出(chu)(chu)的(de)。两种(zhong)可能(neng)性(xing)解(jie)释——修(xiu)正牛顿动力(li)(li)学(xue)(xue)(xue)理(li)论(lun)(lun)和暗物质,同样符(fu)合(he)观测结果,但仍需(xu)更多的(de)实验进行证实。

  8、超流体时空

  超流(liu)体(ti)(ti)时(shi)(shi)空将时(shi)(shi)空想象(xiang)成(cheng)一种(zhong)(zhong)零(ling)粘(zhan)性(xing)的(de)超流(liu)体(ti)(ti),这种(zhong)(zhong)流(liu)体(ti)(ti)具有(you)一种(zhong)(zhong)奇(qi)怪的(de)特(te)性(xing),当超流(liu)体(ti)(ti)被搅拌(ban)时(shi)(shi),它们不能(neng)像普通液体(ti)(ti)那(nei)样整体(ti)(ti)旋(xuan)转,而是(shi)分裂(lie)成(cheng)微小涡(wo)旋(xuan)。在超流(liu)体(ti)(ti)时(shi)(shi)空中,涡(wo)旋(xuan)可能(neng)是(shi)系形成(cheng)的(de)种(zhong)(zhong)子。

  9、模拟宇宙理论

  迄(qi)今为止(zhi),所有(you)关于宇(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)论(lun)大(da)多(duo)数来自科学(xue)家的(de)(de)(de)(de)(de)观(guan)(guan)测(ce)数据,但(dan)有(you)一(yi)种(zhong)宇(yu)宙(zhou)(zhou)理(li)(li)论(lun)来自哲学(xue)家的(de)(de)(de)(de)(de)观(guan)(guan)点。如果(guo)所有(you)关于宇(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)信息(xi)都是(shi)通过感官和科学(xue)仪器进入人(ren)类大(da)脑(nao),谁又(you)能说这些信息(xi)不都是(shi)一(yi)种(zhong)巧妙设计的(de)(de)(de)(de)(de)错觉呢?或许整个宇(yu)宙(zhou)(zhou)仅(jin)是(shi)一(yi)个超级复杂的(de)(de)(de)(de)(de)计算机模拟(ni)系统(tong),科幻电影《黑客帝(di)国》中(zhong)就存在着类似的(de)(de)(de)(de)(de)概念模拟(ni)系统(tong),尽(jin)管模拟(ni)宇(yu)宙(zhou)(zhou)理(li)(li)论(lun)听(ting)起来很古怪,一(yi)些哲学(xue)家还(hai)是(shi)进行了认真(zhen)全面的(de)(de)(de)(de)(de)分析。然而,目前模拟(ni)宇(yu)宙(zhou)(zhou)理(li)(li)论(lun)仍未(wei)通过科学(xue)理(li)(li)论(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)检验(yan),这是(shi)因为它(ta)无法被证明是(shi)真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)或者是(shi)假(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)。

  10、宇宙自我中心论

  物(wu)(wu)理定律涉及到一(yi)些基(ji)本常(chang)数,这些常(chang)数决定了引力、电磁力和亚原子力的(de)(de)(de)强度。据我(wo)(wo)们所知(zhi),这些数据具有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)价值(zhi),但(dan)如(ru)果(guo)它们与实际数值(zhi)稍有(you)偏差(cha),宇宙(zhou)将(jiang)会成为(wei)(wei)(wei)一(yi)个完(wan)全不(bu)同的(de)(de)(de)区(qu)域。对(dui)我(wo)(wo)们来说最重要(yao)的(de)(de)(de)是(shi),我(wo)(wo)们所知(zhi)道的(de)(de)(de)生活(huo)事物(wu)(wu),包括我(wo)(wo)们自己,都可(ke)能(neng)因某些宇宙(zhou)常(chang)数差(cha)异而(er)不(bu)存在。尼克(ke)·博(bo)斯特罗姆在撰写的(de)(de)(de)《人(ren)择(ze)偏见》一(yi)书中(zhong)提出以自我(wo)(wo)为(wei)(wei)(wei)中(zhong)心的(de)(de)(de)人(ren)类理论(lun),一(yi)些人(ren)认为(wei)(wei)(wei)这是(shi)宇宙(zhou)是(shi)为(wei)(wei)(wei)了类人(ren)生命的(de)(de)(de)进化而(er)“有(you)意(yi)识”地(di)设计(ji)的(de)(de)(de)理论(lun)证据。