在宇宙空間中充斥著一種微波輻射,這被稱為“宇宙微波背景輻射”(CMB,cosmic microwave background),根據(jù)大爆炸宇宙論,“宇宙微波背景輻射”是宇宙最古老的光子,在光速的限制下,這些光子至今仍然在宇宙空間中傳播,而由于宇宙的膨脹,現(xiàn)在的它們已經(jīng)變成了微波。 對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)講,“宇宙微波背景輻射”具有非常重要的科學(xué)意義,它可以為我們探索宇宙的結(jié)構(gòu)和物理規(guī)律提供重要線索,幫助我們更好地了解宇宙的起源和演化,驗(yàn)證和完善我們的宇宙學(xué)理論,也正因?yàn)槿绱?,科學(xué)家也一直在致力于與之相關(guān)的研究。 隨著觀測(cè)水平的日益提升,我們對(duì)“宇宙微波背景輻射”的了解也越來(lái)深入,科學(xué)家驚訝發(fā)現(xiàn),在波江座方向的“宇宙微波背景輻射”,存在著一個(gè)超大的異常區(qū)域,其跨度高達(dá)18億光年。 在此之前,科學(xué)家早已觀測(cè)到,不同區(qū)域的“宇宙微波背景輻射”的溫度存在著一些波動(dòng),不過(guò)這種溫度的波動(dòng)非常細(xì)微,其范圍最多不會(huì)超過(guò)18μK(注:μK即微開(kāi)爾文,1微開(kāi)爾文 = 0.000001開(kāi)爾文),然而觀測(cè)數(shù)據(jù)卻表明,這個(gè)區(qū)域的溫度比周圍區(qū)域至少低了70μK,最多可達(dá)140μK左右。 所以這個(gè)區(qū)域就被稱為“冷斑”(Cold Spot)。根據(jù)宇宙學(xué)中的ΛCDM模型,早期宇宙的溫度和物質(zhì)密度不可能絕對(duì)均勻,因此不同區(qū)域的“宇宙微波背景輻射”允許存在著一些細(xì)微的波動(dòng),但這種溫度波動(dòng)應(yīng)該符合高斯分布,且規(guī)模不會(huì)太大。 然而“冷斑”的巨大規(guī)模和顯著的溫度異常卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了理論預(yù)期,于是一個(gè)巨大的謎團(tuán)就出現(xiàn)了。為了解釋“冷斑”的形成機(jī)制,科學(xué)家提出了多種觀點(diǎn),其中有一種較為合理的觀點(diǎn)認(rèn)為,這樣的現(xiàn)象可能是由巨大的“空洞”(void)造成的。 簡(jiǎn)單來(lái)講,“空洞”是宇宙中物質(zhì)密度極低的區(qū)域,當(dāng)光子通過(guò)這些區(qū)域時(shí),會(huì)發(fā)生一種被稱為“薩克斯–沃爾夫效應(yīng)”(Sachs–Wolfe effect)的現(xiàn)象,而這種現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致“宇宙微波背景輻射”的光子溫度降低。 但問(wèn)題在于,“冷斑”的跨度高達(dá)18億光年,而根據(jù)現(xiàn)有的宇宙學(xué)模型和觀測(cè)數(shù)據(jù),在宇宙有限的演化時(shí)間里,規(guī)模如此龐大的“空洞”根本不可能形成,這又應(yīng)該如何解釋呢?對(duì)此,科學(xué)家提出了一個(gè)大膽的推測(cè),即:這個(gè)巨大的“空洞”,應(yīng)該是源自另一個(gè)宇宙與我們的宇宙發(fā)生的一次碰撞。 該觀點(diǎn)基于“多元宇宙論”,簡(jiǎn)單來(lái)講,“多元宇宙論”假設(shè)在我們所在宇宙的之外,還存在著無(wú)數(shù)個(gè)的平行宇宙,這些宇宙可能各自擁有不同的物理常數(shù)、基本粒子和相互作用,它們與我們所在的宇宙一起組成了“多元宇宙”(Multiverse)。 在“多元宇宙論”的框架下,不同的宇宙可能會(huì)在某些條件下發(fā)生碰撞,因此該觀點(diǎn)推測(cè),在遙遠(yuǎn)的過(guò)去,另一個(gè)宇宙與我們所在的宇宙發(fā)生了碰撞,這種碰撞有點(diǎn)類似于兩個(gè)肥皂泡在空間中相遇,邊界處發(fā)生相互作用。 在碰撞區(qū)域,兩個(gè)宇宙發(fā)生了劇烈的相互作用,進(jìn)而釋放出異常龐大的能量,其規(guī)模和強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單個(gè)宇宙中的物理過(guò)程,在這種能量的驅(qū)動(dòng)下,碰撞區(qū)域的物質(zhì)密度會(huì)被大幅降低,于是我們所在的宇宙中,就形成了一個(gè)低密度區(qū)域。 在接下來(lái)的時(shí)間里,這個(gè)低密度區(qū)域會(huì)隨著宇宙的膨脹而逐漸變大,在此過(guò)程中,其密度還會(huì)由于宇宙的“引力不穩(wěn)定性”而繼續(xù)降低,并逐漸演化成了一個(gè)異常龐大的“空洞”,而我們現(xiàn)在看到的“冷斑”這個(gè)超大的異常區(qū)域,正是這個(gè)“空洞”造成的。 (注:“引力不穩(wěn)定性”是宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)形成的重要原因,我們可以簡(jiǎn)單地將其理解為:在引力的作用下,宇宙中密度大的區(qū)域的密度會(huì)越來(lái)越大,密度小的區(qū)域的密度則會(huì)越來(lái)越?。?/p> 當(dāng)然了,這只是基于“多元宇宙論”的一種合理推測(cè),而不是確定的結(jié)論,因此大家看看就成,不必當(dāng)真,畢竟“多元宇宙論”本身,目前都還是一種未經(jīng)證實(shí)的假說(shuō)。 |
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