|
导语
宇宙到底是怎么形成的?
这个问题从古代以来人们就一直很关心,而且也是科学史上的一大经典问题。
当时许多人的观点认为:宇宙的起源是一次大爆炸,那么那次爆炸就是大爆炸(宇宙大爆炸)和宇宙平稳膨胀模型的结合,实际上我们生活在一个不断膨胀的宇宙当中。
直到1960年代的时候,从哈勃定律到宇宙微波背景辐射的发现都在证实这一点。
宇宙大爆炸和宇宙大循环原理之间最大的区别有两个:一个是在计算宇宙的年龄和大小的时候,大爆炸和大循环得到的值会偏离很大;另一个就是在宇宙微波背景辐射上。
彭罗斯认为,大爆炸得到的宇宙年龄和大小等参数是不准确的,而他提出的大循环来计算的数值则是正确的。
这就是他提出大循环说法的理由,而那个“史上最有力证据”,则是对宇宙微波背景辐射的测量。
因为在大爆炸观点下,爆炸之后发出的光穿梭在宇宙空间中的各种元素之中,经过数十亿年的时间,到达了我们所在的地方。
那么这些光经过漫长的等待之后,不管是哪个时刻发出的光,不管是哪个光子,它的温度都应该是一模一样的。
所以如果真的能测出有微波辐射的光子之中有哪一个的温度比另外一个大(或者小),那肯定就是大爆炸观点的“最有力证据”了。
而在彭罗斯等人的研究团队中,就有人测出了这样的现象,可是随着越来越多的人来测,越来越多的机构中人员来检查,最终结果都是,得出的数据没有任何问题。
彭罗斯于是就想,要么就是实验它本身有问题;要么就是这里面含有深奥的微小效应,做实验的人没有考虑到。
彭罗斯就认为是后者,他认为人们在测量的时候,可能会忽略宇宙微波背景辐射本身还有能影响光子温度的东西。
他认为,只有他的大循环观点才能解释这个现象,于是他就最终认为,这种微小的效应,就是光子在传播的过程中,被宇宙中的暗物质所照射,从而改变这些光子的温度。
虽然这种效应很微小,但是数十亿年的等待之后,就能在测量数据中发现。
现在彭罗斯的研究结论还没有被广泛认同,但是在他的工作中,确实发现了大量的证据证明宇宙微波背景辐射的光子,确实被暗物质照射,从而改变了这些光子的温度。
如果彭罗斯的观点和对宇宙微波背景辐射的微波测量确实能够最终得到证实,那么就说明历史上第一个得到诺贝尔物理学奖的大爆炸说,将被推翻。
那么我们就来看看,彭罗斯提出的关于大循环的观点,到底是什么。
这个观点的核心是导致宇宙膨胀的原因不是大爆炸,而是什么呢?
彭罗斯认为,宇宙在这种状态下的原因不是爆炸,而是因为引力。
而且在他的研究中,还找到了很多证据。
实际上,虽然爆炸在广义相对论中是一个会产生引力的物理过程,但是在这种过程中,爆炸产生的引力在这里实际上是一个副产品,其主要的作用是把宇宙中的各个天体吹散开来。
在爆炸中,宇宙就像是一颗小苹果一样膨胀,这就是大爆炸之后宇宙膨胀的基本现象。
爆炸还会产生引力,但是宇宙中的引力并没有超过爆炸的能量,于是宇宙就是不断膨胀,导致永远不会收缩,永远不会慢下来的宇宙爆炸。
但是彭罗斯的大循环观点中,不是这样的,他提出的原始引力量是宇宙中引力的能量级。
根据他的研究,当宇宙中的各种物质的能量级高过原始引力的能量级的时候,宇宙就会膨胀。
但是当宇宙中的能量级低于原始引力的时候,宇宙就会收缩,从而一周期过去。
这也就是他说的大循环,而按照他的观点也提前计算出了宇宙的年龄,为138亿年。
这个值比大爆炸观点下计算出来的值要大一些,但是这不能说是一个很大的问题。
但是,彭罗斯的计算方法也有一些问题,那就是他假设原始引力的能量级一直都是一个值。
但是在哈勃定律下计算出来的原始引力的能量级是一个逐渐衰减的值,那么他在计算的时候,只能认为这是一个恒定的值。
而且他的计算方法中,还有一个可能的问题,就是他的计算中其实包含了很多的假设,如果有一个假设不成立,那么计算结果也不成立。
而且他的大循环说在计算上还有一个问题,就是他的大循环说不能延续到宇宙诞生之前,这样才会出现无穷大膨胀这个问题。
但是世界上只有一个,所以在诞生之前,他的大循环说也是一个无限延续。
所以我们也不能说彭罗斯的观点就一定是对的。
结语
彭罗斯的的大循环说和大爆炸说是一个很好的争论话题,但是我们目前的科学技术还不能对宇宙中的事物做出很好的判断,所以无论是哪个说法都不能被证实。
同时,彭罗斯的论文还没有发表,所以我们只能等待彭罗斯论文发表之后再进一步商榷。
无论如何,彭罗斯作为诺贝尔物理学奖得主,他的观点还是值得我们去讨论的。
|
|