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​宇宙能够是曲曲的:像重大的气球


点击:99 作者:优游平台 日期:2019-11-16 05:31:16

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行使普朗克卫星的早期数据绘制的宇宙微波背景辐射图像

这是11月4日发外在《自然-天文学》(Nature Astronomy)杂志上的一篇论文的结论。该论文钻研了宇宙微波背景(CMB)的数据,这是大爆炸遗留下来的细微炎辐射。然而,并不是一切人都钦佩这项新钻研。钻研人员的发现基于2018年公布的数据,既与众年来的传统不益看点相悖,也与近来另一项基于联相符宇宙微波背景数据集的钻研矛盾。

这篇新论文称,倘若宇宙是曲曲的,那这栽曲曲会相等平展,对吾们的生活,或者太阳系甚至银河系的挪移都不会产生很大的影响。但是,倘若吾们走出银河系,深入到黑黑太空中,不息以直线走进,那么最后你会绕一个圈,回到最先的地方。宇宙学家将这一切念称为“封闭宇宙”。尽管已经存在了一段时间,但封闭宇宙的概念并不相符现有的宇宙运走理论,所以在很大程度上被科学家拒绝,取而代之的是所谓的“平展宇宙”。在平展宇宙中,宇宙向各个倾向延迟,异国边界,也不环绕自己循环。现在,钻研人员在测量宇宙微波背景时得到了变态的数据原料,为封闭宇宙不益看点挑供了坚实的(但不是绝对的)证据。

梅尔基奥里在批准采访时外示,盛开宇宙就像一条被拉伸的床单,而封闭宇宙则更像一个膨大的气球。不论哪栽情况,整个宇宙都在膨胀。当床单张开时,每个点都在一条直线上远隔另一个点;当气球膨大时,其外貌的每个点也离其他点越来越远,但由于气球的曲率,使这栽远隔行动的几何学更添复杂。

“这意味着,倘若有两个光子,当它们在一个封闭的宇宙中平走挪移时,它们(最后)会团聚,”梅尔基奥里说道。但是,倘若是在一个盛开、平展的宇宙中,光子在不受作梗的情况下,会不息沿着平走倾向行动,而不会相互作用。

梅尔基奥里外示,传统的宇宙膨大模型外明,宇宙答该是平的。当吾们回溯到宇宙膨大的最先,到大爆炸后最初的0.0000000000000000000000001秒,按照大爆炸模型,你会望到一个难以置信的时刻:宇宙从最初谁人无限幼的点最先爆发,然后以指数级膨大。快捷膨大的物理学模型指向的是一个平展的宇宙,这也是大众数科学家声援“平展宇宙”的主要因为。

梅尔基奥里指出,倘若宇宙并不屈坦,你就必须“微调”原首机制的物理原理,使其十足相符,并在此过程中重新进走多数其他的计算。钻研人员在新钻研中写道,这一过程最后很能够是必不能少的,由于宇宙微波背景数据显现了变态。

宇宙微波背景辐射是吾们在宇宙中能探测到的最迂腐的东西,由细微的炎辐射(微波)组成。当你把恒星、星系和其他作梗拦截在外时,宇宙微波背景辐射就会足够整个空间。宇宙微波背景是关于宇宙历史和走为最厉重的数据来源之一,由于它邃迂腐了,而且遍布整个宇宙。按照最新的数据,宇宙微波背景辐射的“引力透镜效答”比预期的要大得众,这意味着引力对宇宙微波背景辐射的曲曲作用益像超过了现有物理学所能注释的四周。

钻研团队行使的数据来自于2018年公布的普朗克卫星实验。这是欧洲空间局(ESA)的一项科学计划,旨在尽能够更详细地绘制宇宙微波背景辐射。新的数据将发外在立即出版的《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)杂志上,现在已经能够在欧洲空间局的网站上找到。迪·瓦伦蒂诺和梅尔基奥里也参与了这项计划。

为晓畅释额外的引力透镜表象,普朗克卫星配相符团队在该钻研幼组的宇宙形成模型中添入了一个额外的变量,科学家称之为“A_lens”。梅尔基奥里外示,这个变量是另外放进往的,用来注释所望到的变态表象,和物理学异国有关。换句话说,在喜欢因斯坦的相对论中并异国A_lens这个参数。“吾们发现,A_lens能够用正曲率的宇宙来注释,这比用广义相对论来注释的更相符物理学,”梅尔基奥里说道。

梅尔基奥里还指出,这栽注释并不是结论性的。按照钻研幼组的计算,普朗克卫星的数据指向正曲率宇宙(即封闭宇宙)的隐微性程度超过99%。

不过,一些宇宙学家外示,这项钻研还有很众值得疑心之处。美国斯坦福大学的宇宙学家安德烈·林德(Andrei Linde)外示,《自然-天文学》杂志的论文异国考虑到10月1日发外在arXiv数据库上的另一篇厉重论文(该论文尚未发外在同走评议期刊上)。那篇论文的作者,剑桥大学的宇宙学家乔治·埃夫斯塔西奥(George Efstathiou)和史蒂芬·格拉顿(Steven Gratton)也参与了普朗克配相符项现在,他们钻研的数据要少于梅尔基奥里等人发外在《自然-天文学》的论文。他们的分析终局也声援了一个曲曲的宇宙,但与这项涉及更众普朗克数据的新钻研相比,他们的统计可信度要矮得众。然而,当埃夫斯塔西奥和格拉顿将这些数据与其他两个早期宇宙的现有数据集一首钻研时,却发现,总体而言,这些证据指向了一个平展的宇宙。

当被问及如何评价埃夫斯塔西奥和格拉顿的论文时,梅尔基奥里表彰他们对数据的精心处理,但外示两人的分析所倚赖的普朗克数据片段太少。他还指出,他们的钻研基于改良版的普朗克数据,而不是600众名物理学家审阅过的公共数据。

安德烈·林德则认为,这栽重新分析外明,埃夫斯塔西奥和格拉顿的论文基于更益的手段。埃夫斯塔西奥在一封电子邮件中指出,倘若宇宙是曲曲的,那将会带来许众题目,与其他早期宇宙的数据集和膨大不益看测终局相矛盾。

梅尔基奥里也认为,封闭宇宙模型会给物理学带来很众题目。“吾不想说吾信任宇宙是封闭的,”他说,“吾比较中立。吾会说,让吾们期待现有数据和新数据能表明什么吧。吾认为现在的终局存在矛盾,吾们必须很仔细地找出造成这个矛盾的因为。”(任天)

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