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随时会爆裂?我们的宇宙是其它宇宙的气泡,时空泡沫理论迎复苏

从我们所处的地球来看,宇宙是一个光滑的巨大无比的广阔区域,到处都是硕大的恒星和行星。当我们使用人类所拥有的最强大的测量工具,尽可能地近距离放大观测宇宙时,原本希望能看到是什么东西把它们连接在一起,然而镜头下的宇宙细节看起来却像一块空白的画布。从数学上讲,这根本说不通,我们一定是漏掉了什么东西。

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一些物理学家认为,如果我们能把宇宙显微镜调到足够近的距离,我们就会发现量子泡沫:一种无限扩张的亚原子时空泡沫。

1955年,颇具影响力的物理学家约翰·惠勒提出,在量子层面上,时空不是恒定的,而是由不断变化的微小气泡组成的“泡沫”。至于这些气泡是由什么构成的?最近的研究表明,时空气泡本质上是在我们自身内部短暂形成的微型宇宙。

量子时空泡沫理论非常符合量子世界的内在不确定性和不可预测论。量子时空泡沫将粒子位置和动量的量子不确定性扩展到宇宙的最基本结构,因此它的几何结构不是稳定的、一致的或固定在一个微小的尺度上。

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从数米高的空中看,行进中的蚂蚁看起来是一条弯曲的黑线。再靠近一点,你可能会注意到这条“线”在不断地移动。再放大一点,你就能看到单个蚂蚁在行进。再走近一点,你就会看到这种昆虫分节的身体、六条腿、触须、下颌骨和其他特征。你离得越近,物体就变得越复杂。科学家们相信,关于对宇宙的观察同理,也应是类似的方式。

量子力学试图提供一个统一的理论来解释为什么宇宙在膨胀,引力是如何工作的,以及引擎盖下到底发生了什么。但想要观测宇宙的隐藏特征却面临着难度很大的挑战,其中大部分仍停留在理论层面。谈到量子尺度的世界,就好像我们从空中的飞机窗口看地面上的一群蚂蚁在森林中爬行。

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物理学家们倾向于认为宇宙正在膨胀,而且自从大爆炸以来,宇宙的膨胀已经加速。这些事实使得之前长期存在的理论站不住脚,研究人员于是提出了各种各样的假设,从涉及随着宇宙扩展而延伸的弹性“ 弦 ”理论到涉及多个宇宙的古怪假设,大多数统一理论的核心思想是,某种看不见的或隐藏的暗物质和暗能量一定存在。

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以前被认为是宇宙中真空的空间,现在必须被大量神秘的暗能量所填满,以解释对宇宙不断加速膨胀的观测。即便如此,对宇宙膨胀的观测表明,其能量比量子场论预测的要低60到120个数量级。这意味着,当我们把宇宙看作一个整体时,所有这些额外的能量不知何故都消失了;要么它们被有效地隐藏起来,要么它们的性质与我们所知道的能量有很大不同。

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为了解开宇宙的奥秘,理论物理学家正在通过以可能的最小规模研究宇宙中所谓的“时空”的结构,现在他们的发现令人惊讶,64年后约翰·惠勒的量子泡沫理论迎来复苏。

时空可能不再像行星科学家设想的像蹦床一样,它可能是泡沫状的一团混乱,其中包含微型宇宙,它们在泡沫体内生存和死亡。加州大学戴维斯分校的史蒂芬·卡利普教授,9月份发表了这项建立在惠勒的量子泡沫理论基础上的研究,研究表明时空气泡可以“隐藏”大规模的宇宙常数。

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现代研究人员认为,我们可能正在接近一种技术,这种技术将用于实际观测和测量暗能量或宇宙的任何组成部分。时空泡沫对暗能量的解释基本上是说,常规物质之间的空间被类似暗物质的气泡所占据。它们使宇宙中的经典物质和能量不会变得无处不在,至少在理论上是这样。

令人惊讶的是,根据现在的研究,这些气泡有它们自己的连续体,他们是独立的宇宙。时间在这些气泡中不一定以同样的方式工作,出于该理论的目的,也由于熵的概念,“时间箭头”并不是解释量子世界所必须的。

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如果你是一块被困在时空泡沫中的亚原子暗物质,你可能会经历时间倒流、横向流动,或者根本没有。暗能量必须与经典的热力学模型有所不同,同时要接受我们认为不可改变的部分。从理论上讲,时空泡沫实现了这一点。这是一个潜在的证据,证明了“大统一理论”的存在,万物之理认为,宇宙间所有现象都可以用微观粒子间的四种作用来表示,它们分别是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。

如果时空泡沫是真实存在的,而且科学家可以证明它的存在,那么这些认知将迫使我们考虑,我们自己的宇宙可能不过是别人宇宙中的一个小气泡,随时都可能爆裂。

参考资料:https://www.vice.com/en_uk/article/j5yngp/the-universe-is-made-of-tiny-bubbles-containing-mini-universes-scientists-say

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