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美科学家预测宇宙将在50亿年内走向灭亡

时间:2010-11-01  归属:国际地理新闻

  据美国国家地理网报道,宇宙已经存在了近140亿年,大多数人认为,宇宙还应该会继续存在数十亿年。不过,据最新一项研究,一种涉及宇宙起源的理论预测,时间本身会在50亿年内结束,而巧合的是,太阳大概也会在相同的时间段内走向灭亡。

  宇宙之外还有宇宙

  这一预测源于“永久膨胀”(eternal inflation)理论。该理论宣称我们的宇宙属于“平行宇宙”(亦称多重宇宙论)体系的一部分。这个体系由无数个宇宙构成,每一个又包含无数个更小的宇宙。平行宇宙理论的问题在于,可以发生的一切事件都会在无限的时间内发生,这使得计算事件的概率(如类地行星常见的概率)看似不可能。

  美国塔夫斯大学科学家肯·奥卢姆(Ken Olum)说:“正常的概率概念是,事件A发生两次,事件B发生四次,所以,事件B发生的频率可能是事件A的两倍,但是,这种概念如今不起作用了,因为不是两个和四个,而是无限个。”奥卢姆没有参加最新研究。计算平行宇宙的概率不仅仅是宇宙学家面临的问题。

  美国加州大学伯克利分校理论物理学家拉法尔·布索(Raphael Bousso)和同事在最新的研究报告中写道:“如果整个宇宙的许多观测者无数次中过彩票,仍然有人说中彩票是不可能的事情,那么他们的依据又是什么呢?”物理学家多年来一直通过一种名为“几何截点”(geometric cutoff)的数学方法来尽量回避这个问题。

  所谓“几何截点”是指,以平行宇宙的有限区域为例,计算基于那种有限样本的概率。不过,在9月份发表于康奈尔大学网站arXiv.org上的新论文中,布索的研究团队指出,这种方法是无意识的,在此之前总是忽视后果。布索说:“你不能将截点作为不留任何痕迹的数学工具,给予你这些满意、可能正确的预测的相同截点,也可以预测时间的尽头。”

  “换言之,如果你采用截点法去计算永远膨胀的概率,截点本身以及时间的尽头就成了一个可以发生的事件。”虽然这种理论十分奇怪,但布索和同事认为,永久膨胀是一个可靠的概念。布索说,根据这一理论做出的大多数科学猜测(如爱因斯坦的相对论)都没有遇到太大挑战,很难理解有什么理论可以替代它们。

  膨胀理论的自然延伸

  实际上,许多物理学家都认为,永久膨胀是膨胀理论的自然延伸,膨胀理论曾经揭开了与宇宙大爆炸理论初始版本有关的一些谜团。根据宇宙大爆炸最初的模型预测,如今处于宇宙远端两个不同方向的一组组物质相距太远,导致相互之间不能接触。这意味着,早期宇宙的外形应该属于块状。

  此外,根据我们所处宇宙现在的膨胀速度,其整体外形应该随时间变成弧形。同时,造物的最初瞬间应该令宇宙充满了称为磁单极子的稳定重粒子。然而,过去几年对宇宙大爆炸辐射物残骸的观测却得出一个截然相反的结论:早期宇宙状态始终如一,当前宇宙外形是扁平的,对磁单极子的观测从来都不具有决定性。

  传统膨胀理论的解释是,宇宙在诞生后不久经历了急速膨胀期,最终产生了一个今天我们所看到的扁平、整体上一致的宇宙。永久膨胀是膨胀理论的下一个阶段,它使得科学家可以避开其他一些棘手的宇宙学问题,例如在我们的宇宙存在以前还有什么(答案是其他宇宙),我们的宇宙为何具有适于生命存在的特性(答案是一切皆有可能)。

  澳大利亚国立大学天体物理学家查尔斯·林尼韦弗(Charles Lineweaver)说:“虽然没有一种理论去解释宇宙的最早期状态,但我们对这种理论的基础具有相当深刻的认识,这些认识似乎无一例外包括其他宇宙。”林尼韦弗没有参加布索团队的研究。林尼韦弗说:“举例说,我们的理论假设一个沸腾热水壶的存在,而我们的宇宙就源于热水壶底的一个水泡。这一理论充分说明其他水泡的存在,因为当开水煮沸时,从来不是只有一个水泡。”

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