神秘的宇宙是如何构成的?

宇宙是如何构成的?

它可能是最巨大的神秘之物,也是一切其他神秘之源。人类最大的问题 – 生命是如何开端的?什么是认识?什么是暗物质,暗能量,重力? – 源自它。

“一切其他谜团都在这个问题的下游,”天文学家卡尔·萨根的作者和遗称安·德鲁扬说。“这对我很重要,由于我是人,不喜欢不晓得。”

即便试图解开这个谜团的理论变得越来越复杂,科学家依然被其推理链中一些最关键的环节错误的可能性所搅扰。

根本的奥妙
依据规范的大爆炸模型,宇宙降生于大约138亿年前的通货收缩时期。就像一个快速收缩的气球,它在一小段时间内从小于电子的尺寸收缩到接近其当前尺寸。

最初,宇宙只能经过能量浸透。这些能量中的一局部凝结成颗粒,这些颗粒汇集成像氢和氦这样的轻原子。这些原子首先汇集成星系,然后是星星,在其炽热炉内,一切其他元素都是伪造的。

这是科学家描画的宇宙来源的普遍认可的图景。它是一个强大的模型,它解释了科学家在仰视天空时所看到的许多事物,例如大尺度上时空的显着平滑性以及宇宙对侧的星系平均散布。

但是有一些关于这个故事的事情让一些科学家感到不安。关于初学者来说,宇宙在其历史早期阅历了一段快速收缩期的想法无法直接测试,并且它依赖于宇宙开端时神秘方式的能量的存在,这种能量早已消逝。

华盛顿大学的天体物理学家埃里克·阿戈尔说:“通货收缩是一种极端强大的理论,但我们依然不晓得是什么惹起了通货收缩,或者它能否是正确的理论,虽然它运作得十分好。”

关于一些科学家来说,通货收缩是大爆炸模型的一个笨重的补充,附加的必要复杂性使其合适察看。这不会是最后一次添加。

普林斯顿大学的理论物理学家保罗斯坦哈特说: “我们还理解到宇宙中必需存在暗物质,而如今却是暗能量。” “所以今天模特的工作方式就是你说,’好吧,你拿一些大爆炸,你拿一些收缩,你调整它以取得以下属性,然后参加一定量的暗物质和暗能量。’ 这些事情并没有连接的理论联络在一同。“

斯坦哈特担忧宇宙学家更像工程师而不是科学家。假如察看结果与当前模型不匹配,则会将其他组件或修补程序与现有模型相匹配。组件未衔接,除了匹配察看之外没有理由添加它们。这就像试图经过从较新但不同的模型中添加新零件来修复古车。这些部件可能在短期内起作用,但最终,你需求一辆新车。

一个永久的宇宙
近年来,斯坦哈特不断与哈佛大学理论物理学家安娜·伊贾斯(Anna Ijjas)协作,研讨规范大爆炸模型的基本替代计划。

依据他们的想法,称为弹跳宇宙学,宇宙不只出生一次,而且可能屡次呈现在无休止的收缩和扩张周期中。该理论用“大爆炸”取代了“大爆炸”,它平滑地衔接了宇宙的收缩和扩张时期,并处理了许多搅扰通货收缩理论的问题。

两人宣称他们的ekpyrotic或“循环”理论不只能够解释通货收缩,还能够解释其他宇宙谜团,包括暗物质,暗能量以及为什么宇宙似乎正在以不时加速的速度扩张。
固然有争议,弹跳宇宙学提出了宇宙永久和自我更新的可能性。这个前景可能比具有明白开端和完毕的宇宙更令人敬畏,由于它意味着天空中的恒星,即便是最古老的恒星,就像在宏观方案中的短暂萤火虫。

加州理工学院天文学家理查德·梅西说:“我希望社会注入科学研讨的努力使我们更接近根本事实,而不只仅是制造有用工具的办法。” “但我同样惧怕发现我所晓得的一切都是错的,并暗暗希望我不这样做。”