色即是空,空即是色。
宇宙從何而來?宇宙中的結構——比如星系、恒星,乃至行星和我們究竟從何而來?這是一個可能會自始至終困擾人類的謎。
根據宇宙學家當前的一般認識,宇宙在其演化的極早期曾經經歷過一次極其迅速的膨脹。與我們今天幾乎無法感知的宇宙膨脹不同,那次膨脹在不到1秒的時間內,將宇宙撐大了至少10??倍。
這一事件被稱為暴脹(inflation),而推動暴脹的,被認為是一種奇特的量子場——暴脹子場(inflaton)。
暴脹子場在瞬間出現,在瞬間推動暴脹的發生,然后又離奇地消失。
暴脹在使宇宙變大的同時,還為宇宙結構的產生奠定了基礎。時空中亞原子級別的波動——量子泡沫在暴脹的過程中被一起放大。它們播下了宇宙結構的種子。
隨著時間的推移,這些波動逐漸增長,數億年后演化出了最早的恒星和星系,并最終形成了蛛網狀的大尺度結構。
這一理論看上去很完美,但有一系列問題無法回答。比如暴脹子場的本質是什么?它是如何推動暴脹發生的?它又為何會在某個時間讓暴脹停止?此外我們還沒有觀測到發生過暴脹的確鑿證據。
對于一個科學理論來說,在其中加入全新的未知的東西并非最佳選擇。因此科學家一直在尋找更好的替代學說。
近日一些天體物理學家提出了一個新理論,認為暴脹確實發生過,但它的推動者并非暴脹子場,而是空間的漣漪——引力波。
研究人員認為,在一個膨脹的宇宙中,量子泡沫會釋放引力波,而這些引力波在傳播過程中會彼此碰撞并自我放大。
引力波通常無法自我形成結構。但研究人員發現,在特定的情況下,引力波能夠以特定的方式相互放大。
當這一切發生時,它們在空間中留下的印記在不同的尺度上幾乎是相同的。
而科學家在宇宙微波背景輻射中正好也發現了這一特征。
宇宙微波背景輻射是早期宇宙的光子“余暉”。在這一輻射背景中,隱藏著暴脹留下的微弱印記。無論是什么奠定了宇宙結構的基礎,它都會在這些印記中留下特定的模式。
根據這一新的理論,宇宙結構產生后所擁有的類型,與在傳統暴脹理論基礎上生成的結構類型之間存在細微差異。研究人員稱下一步將研究這些差異,并通過觀測驗證其可靠性。
參考
Inflation without an Inflaton
https://arxiv.org/pdf/2412.14265
Space Itself May Have Created Galaxies
https://www.universetoday.com/170375/space-itself-may-have-created-galaxies/
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