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科學理論預示多維宇宙和暗能量的存在(圖)

2021-12-05 06:13 桌面版 简体 0
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宇宙中有無數的像銀河系一樣的星系
宇宙中有無數的像銀河系一樣的星系。(圖片來源:Adobe Stock)

經典物理學認為,宇宙空間是三維的,可以用長、寬、高來描述宇宙中任何一個物體的位置,就像在直角坐標系中可以用(x,y,z)來描述任何一個點的位置一樣。在宇宙中有無數的像銀河系一樣的星系,裡面有無數的星體,包括無數的恆星、行星。由於恆星的質量遠遠大於行星,所以宇宙的質量主要由恆星決定。

然而現代科學發現,宇宙的結構還不是這樣簡單。在基本粒子、基本相互作用力等領域研究中,科學家們發現,我們的宇宙可能不是簡簡單單的一個三維空間。「超弦理論」預示宇宙還有其它7個時空存在,而「膜世界」理論則表明我們人類所生存的空間只是多維宇宙的一個層面(膜)。下面介紹的是科學家對宇宙暗能量的研究成果,從另一個角度對多維空間進行了探索:

宇宙「大爆炸」理論描述了大約確實150多億年前宇宙誕生的初期,巨大的能量使宇宙急劇地膨脹。後來隨著宇宙的慢慢冷卻,在引力的作用下宇宙的膨脹速度漸漸減小。然而令人吃驚的是,英國和澳大利亞的天文學家們獨立地發現了宇宙膨脹加速的新證據。他們的研究結果剛剛刊登在英國皇家天文學會的月度期刊上。

這兩個天文學家小組的發現震動了科學界,因為人們一直認為宇宙中的物質所產生的引力會使宇宙的膨脹減速,而不應該是加速。這兩個小組根據觀測到的遙遠星系中的超新星(巨型的爆炸的星體)的亮度推斷,宇宙裡面充滿了一種神秘的暗能量,正是這種暗能量的存在使得宇宙不斷地加速膨脹。

「暗能量」的概念最早是由愛因斯坦(Einstein)提出來的,但是後來愛因斯坦把提出這個概念說成是他科學生涯裡的大錯誤,因為它破壞了他的廣義相對論的簡單和優美。從那以後,「暗能量」成為科學家們爭議的話題。著名的英國劍橋大學天文學家亞瑟.斯特雷.艾丁頓(Arthur Stanley Eddington)相信暗能量的存在,他認為暗能量把可觀測宇宙的巨大與次原子粒子的微小區分開。但是大多數理論物理學家認為,暗能量看起來實在太神秘,沒有必要,所以他們不願接受超新星小組的結果。

英國劍橋大學天文學教授喬治.艾夫斯塔休(George Efstathiou)領導的由27位天文學家組成的研究小組公布了他們發現的關於暗能量存在的強有力的證據。他們對由位於澳大利亞新南威爾斯州賽丁市的名叫「英澳」的天文望遠鏡拍攝的巨大宇宙空間的250,000個星系的照片圖案進行分析。通過比較大爆炸後150億年後的現在宇宙的結構,和從微波背景輻射中觀測到的大爆炸後30萬年時宇宙的結構,「英澳」小組就能用簡單的幾何學原理來弄清宇宙的組成。

他們的結果表明,宇宙充滿了暗能量,與以前超新星小組的結果完全一致。艾夫斯塔休教授說:「看來愛因斯坦一點也沒有犯錯--暗能量看來是存在的,而且它們的作用超過了常規物質。對暗能量的解釋可能涉及到超弦理論、多維空間,甚至涉及到『大爆炸』之前的事情。現在還沒有人清楚,但理論物理學家正在研究之中。」

責任編輯: 陳剛 --版權所有,任何形式轉載需看中國授權許可。 嚴禁建立鏡像網站。
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