宇宙时空中可能存在着致命的“瑕疵”

keajoo

摇摆振荡的宇宙弦会产生引力波，慢慢失去能量，最终消失。Matt DePies / UW
在宇宙形成的极早期，宇宙中出现过一种神秘的“时空裂隙”。它们横亘整个宇宙，且时至今日依然有可能存在。它有一个极易被混淆的名字——“宇宙弦”。它和“超弦理论”中的“弦”是两个概念——一个存在于大尺度上，一个则是宇宙的最小结构，但两者不可思议的程度不相上下。
138亿年前，宇宙还处于极小的状态中，一切都是高密和高温的。但在眨眼间，宇宙开始膨胀和冷却，四大基本作用力从此分化，万物逐一出现。
就像水变成冰，宇宙也发生了剧烈的“相变”，且这种“相变”是“不完美”的。宇宙各部分相变方式和时间的不一致，导致时空中出现了许多“瑕疵”。这些“瑕疵”就是“宇宙弦”。

这些“瑕疵”如同冰中的纹理一般，是一种“褶皱”和“裂隙”，但比后者要奇特得多。理论上它们是一维的。它们可以从宇宙的这头，延伸到宇宙的那头。它们会随着宇宙的膨胀而长大。因为它们本来就是时空不可分割的一部分。
但在现实中，它们的表现可能并不是一维的。它们有宽度，它们的宽度大致上相当于一个质子，差异取决于相变的时间和方式。它们本身是没有质量的，但由于它们是时空的瑕疵，因此它们有张力，会导致时空发生畸变，因而也会产生引力，导致它们具有质量的表现。
“宇宙弦”表现出来的质量大小，取决于它们张力的强度和密度。理论上，一条2.5厘米长的宇宙弦，其质量表现大约可以相当于一座珠穆朗玛峰；一条1.6千米长的宇宙弦质量可以相当于一个地球。
在宇宙弦的周围，经常会有怪事发生。因为宇宙弦会扭曲其附近的时空。比如宇宙飞船围绕宇宙弦一周，可能会小于我们通常认为的360度。
宇宙弦是会摇摆的，它摇摆的幅度还可能非常大。宇宙弦会因此首尾相接，形成“闭环”。宇宙弦之间还会互相影响，互相切割，甚至互相纠缠、折叠在一起。剧烈的摇摆，还会导致宇宙弦局部以光速运动。
宇宙弦的这些特性表明，它们是可以被发现的。弦的闭合和折叠会产生引力波。引力波会削弱宇宙弦，并最终导致它们消失。但这个过程极为漫长，因此早期宇宙产生的宇宙弦今天仍有可能存在。

我们可以寻找宇宙弦产生的引力波，也可以观测遥远的星系，看它们的影像是否被一分为二，籍此发现宇宙弦的存在。
但这一切也都有可能是徒劳的。“宇宙弦”是一个假说，有可能正确，也有可能错误。假如宇宙中真的存在宇宙弦，那么至少今天的它们可能已经失去了大部分的张力和质量，否则应该能够被我们发现。
或许只是因为某些未知的原因，或技术的局限，我们才看不到它们。假如它们确实存在，那么它们身上一定隐藏着许多与宇宙起源有关的线索。所以让我们祈祷它们能够继续摇摆下去，也希望太空旅行的时候不要遇到它们吧。
参考：
The Mysterious Cosmic Strings
https://www.space.com/mysterious-cosmic-strings-gravitational-waves.html


原文地址：今日头条