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科學家提出宇宙形成新模式 大爆炸理論遭挑戰

http://www.enorth.com.cn  2007-02-01 14:24

 

  據physorg網站1月31日報道,美國北卡羅來納大學教堂山分校物理學家提出一種新的宇宙形成模式,宇宙可能在不斷膨脹和收縮。這一理論向宇宙大爆炸理論發起挑戰,並解決了一個棘手的現代物理學難題。

  北卡羅來納大學文學和科學院著名物理學教授保羅·法拉姆頓博士和路易斯·羅賓及研究生羅伊斯·鮑姆共同提出了一個循環模式,這個循環模式有四個關鍵部分:膨脹、逆轉、收縮和反彈。在膨脹階段,暗物質(引發宇宙加速膨脹的未知能量)不停的推進,直到所有物質分裂成任何東西都無法連接的碎片。黑洞中釋放出來的所有東西都被分裂成了原子。然後在膨脹結束前的一瞬間轉入逆向階段。

  逆向階段,在一次逆大爆炸過程中,碎片沒有再重新粘合在一起,而是每一個碎片分裂和個自收縮。這些碎片形成了無數個獨立的宇宙,這些宇宙收縮,然後反彈,以類似於大爆炸的方式再次向外部膨脹。其中的一塊碎片就形成了我們現在這個宇宙。

  法拉姆頓說,“這個循環進行了無數次,從而令我們無從了解確切的開始或者結束時間。因此在這種循環中不存在宇宙大爆炸。”

  《物理評論快報》雜志將在下一期中刊登闡述這一模式的論文。法拉姆頓說,宇宙學家二十世紀三十年代首次提出沒有開始或者結束的宇宙振蕩模式來取代大爆炸理論。但因振蕩理論無法與包括熱力學第二定律在內的物理學吻合,這一理論最終被遺棄。

  熱力學第二定律說熵不可能消失。但是假如熵在一個振蕩到下一個振蕩的過程中增加的話,宇宙每個循環之後就會變得更大。法拉姆頓說,“宇宙就可能像混雪球一樣越混越大。每一次振蕩的時間同時也會持續更長。從時間上反推,我現在宇宙之前的振蕩時間將非常的短暫。這將不可避免地要引發宇宙大爆炸的產生。”

  法拉姆頓和鮑姆通過假定在逆向階段所有碎片中殘留的熵都相隔太遠而無法相互產生作用來避開大爆炸。每一個分裂碎片都成為一個獨立的宇宙,每個宇宙都可以收縮基本為空的物質和熵。法拉姆頓說,“任何物質的出現都會對收縮產生無法克服的困難。返回為空的觀點是這一新循環模式的最重要部分。”當去年10月份他突然想到這一觀點的時候感到非常震驚。他說,“我突然發現了一個解決這個看似無法解決難題的新方法。我座在椅子上,把腿放在桌子上,半睡半醒地苦思這一問題。當我發現這一非常簡單的可能性後幾乎從椅子上摔下來。”

  法拉姆頓和鮑姆循環理論另一個關鍵點就是假定暗物質處於一種平衡狀態(他們精確描述了暗物質的壓力和密度)。法拉姆頓和鮑姆設想暗物質能量平衡狀態總是小於-1。2002年物理學家保羅.斯坦哈德和尼爾.土魯克在一個類似循環模式中提出了一個和他們相反的觀點,他們設想暗物質平衡狀態從來就不可能低於-1。

  暗物質負平衡狀態設想使法拉姆頓和鮑姆找到一種阻止宇宙不可逆轉膨脹的途徑,一名物理學家將之稱之為“大撕裂”。他們宇宙循環模式中的兩個設想發現,當暗物質密度與宇宙密度一致時,宇宙膨脹就會恰恰在“大撕裂”前止步。法拉姆頓說,目前正在建造的新衛星,比如歐洲航天局普朗克(Planck)衛星可能會收集到確定暗物質平衡狀態的足夠信息。

  稿源: 搜狐科學   編輯: 高傳 


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