在傳統(tǒng)宇宙學中,宇宙常數(shù)的數(shù)值、以及初始波動的強度被視作兩個無關(guān)的數(shù)字。畢竟一個涉及到宇宙的開端,另一個則關(guān)系到宇宙的尾聲,兩者相差140億年。不僅如此,標準宇宙學并未從基本法則的角度解釋這兩個數(shù)字。傳統(tǒng)宇宙模型完全沒有提到宇宙常數(shù)的數(shù)值,即使做了預(yù)測,結(jié)果也完全不合理。至于初始波動的強度,最流行的做法是通過一類描述宇宙早期快速膨脹的模型進行解釋。但這些模型的問題在于,人們可以按自己的意思來設(shè)計模型、從而取得任何想要的結(jié)果,因此完全無法進行準確預(yù)測。
理論物理學家、宇宙學家薩努·帕德馬納班(Thanu Padmanabhan)近日與女兒漢莎·帕德馬納班(Hamsa Padmanabhan)、以及蘇黎世聯(lián)邦理工學院的托馬拉·費羅(Tomalla Fellow)一起,將這兩個數(shù)字與“宇宙發(fā)生說”(cosmogenesis)聯(lián)系到了一起,并對它們的具體數(shù)值做了解釋。他們在論文中解釋道,宇宙常數(shù)的存在、以及它極其微小的數(shù)值,可以被視作宇宙時空所含信息內(nèi)容的直接結(jié)果。另外,他們的分析還得出了早期宇宙中微弱波動強度和形狀的正確數(shù)值。
宇宙大爆炸大概算是標準宇宙學最著名的元素之一,但并不討科學家的歡心。因為愛因斯坦公式中描述的宇宙標準模型在大爆炸所提供的條件下無法成立。宇宙大爆炸認為,宇宙的密度和溫度曾達到過無限高,即物理學家所說的“奇點”狀態(tài)。
但如果根本沒有奇點呢?從上世紀60年代起,物理學家就一直試圖在描述宇宙時繞開宇宙大爆炸,想要將引力理論和量子理論統(tǒng)一起來、建立所謂的量子引力理論。物理學家約翰·惠勒(John Wheeler)和布萊斯·德維特(Bryce deWitt)率先對這種想法加以應(yīng)用,提出了宇宙“預(yù)幾何相”假說(pre-geometric phase),認為從某種暫時還未知的結(jié)構(gòu)中、尚未演變出時間和空間的概念。在此之后,物理學家對量子宇宙學展開了進一步研究,試圖用量子的語言描述一個簡單的宇宙模型。近幾十年來,科學家們提出了幾種有所不同、但又相互聯(lián)系的宇宙“預(yù)幾何相”概念。這些模型的共同點是,都認為經(jīng)典宇宙不曾經(jīng)歷“奇點”,而是從預(yù)幾何相直接過渡到了愛因斯坦公式所描述的時空狀態(tài)。構(gòu)建這樣一種模型的困難之處在于,我們目前的量子引力理論還不夠完整,因此無法詳細描述宇宙的預(yù)幾何相模型。
在中科院紫金山天文臺,暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星首席科學家常進在通過暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”的觀測數(shù)據(jù)完成的一張伽馬射線天圖前
? 圖為 增強型X射線時變與偏振空間天文臺(eXTP) 中科院供圖 新華網(wǎng)北京7月5日電(王瑩)在“悟空”、“墨子”、“慧眼”和實踐十號等科學衛(wèi)星相繼取得重大科學成果和社會影響后