从最小的细菌到最大的星系,死亡迫在眉睫; 即使从宇宙的角度来看,时间尺度太大,我们无法真正理解。 最终,甚至宇宙本身也应该终结? 当最后一丝光芒熄灭时,只剩下冰冷、密集的死星团。
至少在当前的宇宙学模型下是这样的。 如果我们的宇宙没有冷死,而是像一个巨大的宇宙肺一样,一遍又一遍地崩溃、重新膨胀、再崩溃,会怎么样?
这并不是一个被广泛接受的理论,但对于一些宇宙学家来说,我们的宇宙可能只是一系列无始无终的诞生、死亡和重生中的一个? 不是一个,但是一个大弹跳。
现在物理学家已经证明了大反弹假说的最新版本? 哪些解决了之前迭代中的重大问题? 仍然有相当大的局限性。
“人们提出弹跳宇宙以使宇宙无限延伸到过去,但我们展示的是这些模型的最新类型之一不起作用,”物理学家威尔·金尼说布法罗大学的。
“在这种解决熵问题的新型模型中,即使宇宙有循环,它仍然必须有一个开始。”
目前,最受接受的宇宙模型认为它是从一个称为奇点的原点出现的。 大约 138 亿年前,我们所知的宇宙开始从极其密集的时间和空间中膨胀出来? 因为某些原因。
不幸的是,支持“大爆炸”解释的模型对这种奇点可能是什么样子没有太多说明。
作为替代方案,大反弹假说可以通过完全消除奇点来回避奇点问题。 一个正在坍缩的宇宙在达到这样一个模型破坏时刻之前反而会反弹。
然而,这个假设也有其自身的问题。 一个无休止“弹跳”的宇宙也应该有无休止增长的熵,这是宇宙无序程度的衡量标准。 如果大爆炸只是一系列永恒的爆炸中的一个,那么熵应该非常高; 但事实并非如此。 事实上,如果宇宙在大爆炸时熵很高,它不可能像我们所知那样存在。
2019 年,Big Bounce 得到了缓刑,发布了包含此问题解决方案的修订模型重大障碍那有数十年来一直阻碍这一假设。 研究人员发现,宇宙每次循环的膨胀都会充分稀释熵,使宇宙在下一次反弹之前恢复到原始状态。
这是一件大事,似乎让大反弹作为一个合理的宇宙学模型重新回到桌面上。 但现在,其他科学家已经做了科学家最擅长的事情。 他们在修改后的模型中戳出了一个新的漏洞。
金尼和他的同事、同样来自布法罗大学的物理学家尼娜·斯坦进行了一系列计算,发现循环宇宙不可能无限地延伸到过去。
“长话短说,我们表明,在解决熵问题时,你创造了一种宇宙必须有一个开始的情况,”金尼解释道。 “我们的证明总体上表明,任何通过膨胀消除熵的循环模型都必须有一个开始。”
这并不意味着循环宇宙已经死在水中。 研究小组指出,他们的工作不适用于物理学家罗杰·彭罗斯的循环宇宙模型,称为共形循环宇宙学。 根据他的重复宇宙版本,每个周期都会无限膨胀,没有收缩期。 这是相当复杂的事情,需要进一步研究。
然而,就目前而言,大反弹至少需要更多的思考才能保持可行性。
“在某个时间点之前什么都没有、没有时间的想法困扰着我们,我们想知道在那之前有什么?包括科学家,”斯坦因说。 “但据我们所知,在处理熵的模型中,一定有一个‘开始’。在某个时刻,‘在那之前发生了什么?’这个问题没有答案。”
该研究发表在宇宙学与天体粒子物理学杂志。