物理学家提出新理论支持循环宇宙模型
时间:2017-12-08

   物理学家提出支持循环宇宙模型的新理论

  我们的宇宙正处于加速扩张的过程中,现在理论物理学家们进一步提出,这种扩张速度可能达到极端水平,甚至会造成亚原子粒子被撕裂,形成所谓的大眼泪。 (图片版权:NASA)
 

  这是宇宙在暗能量作用下的三个命运方向,即密度减小,不变或随时间增加。

  根据物理学家组织的网站,根据现有的宇宙学观察和理论,我们所能观察到的可见物质只占宇宙质量的很小一部分,主要是黑暗能量,其中众多这个神秘物质的令人费解的特性是它的密度似乎并没有随着时间的推移而改变,这意味着即使随着时间的推移宇宙膨胀,黑暗的能量也不会被相应的稀释,这是与一般物质的显着区别。

  换句话说,随着宇宙的膨胀,黑暗的能量似乎不断地从婴儿期的真空中创造出来,填补了宇宙膨胀留下的空间,并保持了整个黑暗的能量密度。因此很显然,黑暗能量将随着时间的推移在宇宙中占据更为主导的地位,现在它占据了宇宙质量的73%。

  其中一个最简单的解释可能是暗能量实际上是时空的固有属性,所以当宇宙膨胀和时空增加时,同样会产生暗能量来保持密度。这是可以接受的,因为我们必须认为黑暗能源这个名字是误导性的。这不是一种真正的能量,或者我们所依赖的热力学三定律是失败的基石。

  解释宇宙均匀扩张的最简单的理论之一是假定暗能量具有负压力,这实际上是扩张的固有属性。

  从实际观测数据的角度来看,宇宙显示出明显的平坦性,这意味着暗能量的压力密度比约为1,更确切地说是-1,因为这里讨论的是负压。这种关系被称为暗能量状态方程。

  宇宙未来命运的简单解决方案是假定暗能量的性质将保持不变,并且其压力/密度比也保持在-1的水平。

  但是如果这个比例会改变呢?例如,不再是-1?如果有这样的改变,情况将会大不相同。

  如果暗能量的密度随着时间的推移而下降,宇宙的膨胀速度就会下降。如果压力/密度比达到-1/3,宇宙的膨胀甚至会停滞不前。相反,如果暗能量密度随着压力/密度比率低于-1(例如-2或-3)而增加,则描述幻象能量情景。但是,这里应该指出的是,鬼能的概念目前仅在理论计算中存在,并且是一个假设。

  然而,我们首先假设随着宇宙的膨胀,一切都跟随鬼魂能量模型的演化,暗能量密度的增加,有可能在有限的时间内使宇宙尺度膨胀到无穷大。物质连接,原子和分子等基本粒子,甚至是亚原子粒子都会被撕裂,出现所谓大裂口(Big Rip)。当暗能量的压力/密度比达到-1.5时,这种情况将在短短的220亿年内发生。

  物理学家Frampton等。建议一个不同的选择,称为小翻录方案。在这个模型中,他们假设压力/密度比随着时间的推移会发生变化,而物理粒子也将被撕裂,但不同之处在于它们限制了这种变化不会导致的速度。宇宙的尺度已经达到其限制。

  这个模型支持圆形的宇宙模型,因为它解决了熵的问题。在传统的大爆炸中,一个大的反冲周期的宇宙学模型将面临熵的悖论。因为所有的东西都是靠重力结合在一起的,所以宇宙中的自由能不会再留在宇宙中,最后只有在一个缺乏动力的大回弹循环的最后阶段才会出现一个大黑洞。

  小型撕裂模型给这个理论提供了一个选择:一旦所有的材料被撕裂,它们就可以再次聚到一起,形成新的恒星和星系,来回循环。

  美国生理学家网络报告(英文)

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