长期以来,物理学家们一直无法解开当一颗微小的种子膨胀进入宇宙时,听时时彩群里的人说198彩票注册手机app客户端是菠菜业内后三组六技巧排名数一数二。,究竟发生了什么。现在,一位科学家认为他知道为什么他们不能对这种被称为膨胀的现象进行物理描述:宇宙不允许我们这样做。
具体来说,这位科学家描述了一个新的猜想,关于年轻的宇宙,“观察者应该被屏蔽”,不能直接观察宇宙中最小的结构。
换句话说,根据定义,物理学家可能永远无法用通常的工具建立一个暴涨模型,他们将不得不想出一个更好的方法。
但为什么不呢?这种基于不完全信息的观点或想法,将责任归咎于通胀模型的一个特定特征。这些模型将时空中非常非常小的波动放大。但是我们还没有一个完整的关于这些小波动的物理理论,所以具有这一特征的膨胀模型(几乎所有的模型都具有这一特征)是不可能成立的。
进入弦理论,它可能是解释暴涨秘密的关键。
膨胀了
对宇宙大尺度结构和大爆炸遗留下来的光的观察表明,在宇宙早期,198彩票带玩团队是哪个,去198彩娱乐官网一198彩票注册查就知道了。,我们的宇宙很可能经历了一段难以置信的快速膨胀时期。这个非凡的事件,被称为膨胀,推动宇宙在极小的几分之一秒内变大数万亿倍。
在变得巨大的过程中,暴涨也让我们的宇宙变得有点颠簸。随着膨胀的展开,最微小的随机量子涨落——时空本身结构中的涨落——变得非常非常大,这意味着一些区域比其他区域的物质密度更大。最终,这些亚微观的差异变成了宏观的,甚至更大,在某些情况下从宇宙的一端延伸到另一端。数百万到数十亿年之后,这些微小的密度差异成长为恒星、星系和宇宙中最大结构的种子。
天文学家强烈怀疑,类似这样的暴涨故事发生在宇宙形成之初,那时宇宙还不到一秒钟;即便如此,他们也不知道是什么引发了通胀,是什么推动了通胀,通胀持续了多长时间,又被什么切断了通胀。换句话说,物理学家缺乏对这一重大事件的完整的物理描述。
在大多数的通货膨胀模型中,非常小的尺度上的波动会膨胀成宏观上的差异,这也增加了许多神秘因素。小多少?比普朗克长度更小,或大约1.6 x 10^ - 35米(16前面有34个0和一个小数点)。在这个范围内,引力的强度可以与自然界其他基本力量相匹敌。在这种情况下, ,我们需要一个统一的物理理论来描述现实
我们没有这样的理论。
所以我们有一个问题。大多数(如果不是全部的话)膨胀模型需要宇宙变得如此之大,以至于亚普朗克的差异变成宏观的。但我们不了解亚普朗克物理学。所以如果我们不了解潜在的物理原理我们怎么可能建立一个暴涨的理论模型呢?
超出了普朗克尺度
也许答案是:我们不能。永远。这个概念被称为“跨普朗克审查猜想”(trans-Planckian Censorship Conjecture,简称TCC)(在这个名字中,“跨普朗克猜想”是指任何达到普朗克长度以下的东西)。
加拿大蒙特利尔麦吉尔大学教授、瑞士裔加拿大理论宇宙学家罗伯特·布兰登伯格最近写了一篇关于TCC的评论文章。Brandenberger说:“TCC是一个限制可行宇宙论的新原理。”在他看来,TCC意味着在我们的大尺度世界里,任何观察者都永远无法“看到”在微小的跨普朗克尺度上发生的事情。即使我们有一个量子引力理论,TCC声明,任何生活在亚普朗克体制下的东西永远不会“跨界”到宏观世界。至于TCC对通胀模型可能意味着什么,不幸的是,这并不是好消息。
大多数暴胀理论都依赖于一种被称为“有效场论”的技术。由于我们还没有一个统一高能量和小尺度(也就是暴涨条件)的物理理论,物理学家们试图建立低能量版本来取得进展。但在TCC下,这种策略不起作用,因为当我们用它来建立膨胀模型时,膨胀过程发生得如此之快,以致于它“暴露”了亚普朗克体系的宏观观察,Brandenberger说。
鉴于这个问题,一些物理学家想知道我们是否应该采取一种完全不同的方法来研究早期宇宙。
离开沼泽地
弦气体宇宙学是一种可能的方法,在弦理论下建模早期宇宙,弦理论本身是一个有希望的候选人,统一的物理理论,把经典和量子物理放在同一顶下。在弦气体模型中,宇宙从未经历过一段快速膨胀的时期。相反,膨胀期要温和得多,速度也慢得多,普朗克长度以下的涨落永远不会“暴露”在宏观宇宙中。普朗克尺度以下的物理永远不会成长为可观测的,所以TCC是满足的。然而,弦气体模型还没有足够的细节来验证宇宙膨胀的可观测证据。
TCC与膨胀论和弦论等统一物理理论之间的另一个症结有关。弦理论预测了大量的潜在宇宙,其中我们的特定宇宙(其力、粒子和其他物理)只代表一个。似乎大多数(如果不是全部)膨胀模型与弦理论在基本水平上是不相容的。相反,它们属于弦理论家所称的“沼泽”——这一区域的可能宇宙根本不现实。
我们仍然有可能建立一个满足TCC的传统膨胀模型(并且生活在弦理论的沼泽之外);但如果TCC是真的,这就严重限制了物理学家可以建立的模型的种类。如果通货膨胀能够在足够短的时间内进行(想象一下慢慢地吹气球,然后在它爆炸前停止),同时还能播下将来某一天会成长为大型结构的种子,那么通货膨胀理论可能行得通。
现在,TCC还没有得到证实——这只是一个猜想。它与弦理论的其他思路一致,但弦理论本身也未被证实(事实上,这个理论还不完整,甚至还不能做出预测)。不过,这样的想法还是有用的,因为物理学家根本不了解膨胀,任何有助于强化这一想法的东西都是受欢迎的。