今天,我们的中年宇宙看起来异常平稳。事实上,太光滑了。
虽然时空的快速增长可以解释我们所看到的现象,但科学需要的不仅仅是好的想法。它需要证据来消除争论。我们可能最终知道去哪里寻找一些。
天体物理中心的物理学家团队|哈佛与史密森尼 (CfA) 和哈佛大学重新审视早期宇宙的演化,为我们提供了一种方法来帮助那些通货膨胀模型从人群中脱颖而出。
“通货膨胀目前的情况是,它是一个非常灵活的想法,无法通过实验来证伪。”理论物理学家阿维·勒布说来自 CfA。
“无论人们衡量某些可观察属性的价值是什么,总有一些通货膨胀模型可以解释它。”
一段时间以来,我们一直坚信我们的宇宙正在膨胀——它的结构在某种奇怪的影响下慢慢伸展“暗”能量。
如果我们按宇宙快退键直到它还不到10个-43秒老了,我们已经到达了物理学知识所能处理的极限。在那一刻之前?几何是如此疯狂,我们只是不知道从哪里开始。
向后运行计算,我们还发现宇宙的半径为 10-10米在这关键时刻。当然,这听起来很小,但还不够小。
宇宙最初时刻的光回波仍然以光的形式可见宇宙微波背景。奇怪的是,这种背景辐射今天看起来出奇的均匀。
使这一观察难以接受。这种均匀性意味着辐射从宇宙的一个边缘快速传播到另一边缘,从而平衡了温度波动。然而,空间膨胀得太快,光无法跟上。
为了使这种平衡行为遥不可及,新生宇宙在关键时刻的半径必须小一些。
这个微小的宇宙会以指数速度穿过幼儿期,在千分之几秒内膨胀到一粒沙子大小。
这个故事完全符合我们所观察到的情况,但其他关于宇宙没有迅速破裂的解释也是如此。
“在一些替代理论中,宇宙的大小会收缩。有些理论收缩得非常慢,而另一些理论则收缩得非常快。”says Harvard physicist Zhong-Zhi Xianyu。
“迄今为止,人们提出的测量属性通常难以区分不同的理论,因为它们与原始宇宙大小的演化没有直接关系。”
做过时间甚至存在之前?有没有某种逆转宇宙?每个人都欢迎他们所钟爱的关于我们的宇宙如何形成的理论,但只有一个人可以成为赢家。
为了帮助决定哪些留下,哪些离开,研究人员建议使用可观察的属性,我们可以将这些属性与基于通货膨胀的模型的判别特征联系起来。
挑战在于知道如何将这些观察结果解释为一系列事件。我们需要的是某种标准化的宇宙时间戳来梳理相关步骤,其中一些可能会完全排除通货膨胀。
“如果我们想象迄今为止我们了解到的有关大爆炸之前发生的事情的所有信息都在一卷胶片帧中,那么标准时钟就会告诉我们如何播放这些帧,”CfA 的 Xingang Chen 表示。
研究小组提出了一种机制,通过这种机制,量子涨落可以暗示反映在巨大宇宙结构模式中的事件序列。
“这些信号非常难以察觉,”陈说。
“这辐射就是这样一个地方,星系的分布是另一个地方。我们已经开始寻找这些信号,并且已经有一些有趣的候选信号,但我们需要更多数据。”
其他宇宙学家也建议在天空中的光和物质漩涡中寻找宇宙隐藏过去的线索。
有些指出可能前一个宇宙的黑洞留下的“伤痕”在我们的宇宙微波背景下。其他人预测我们可能会发现我们称之为物理突破边界的迹象大爆炸从未发生过。
有很多有趣的想法可以解释我们的宇宙是如何演化的。现在我们只需要弄清楚哪些可以放入“好主意,对事实感到羞耻”文件中。
该研究已被接受发表物理评论快报。