关于宇宙的十大怪异理论

宇宙空间究竟是什么模样?近年来,科学家探索了许多解释宇宙的方法,产生了一些听起来非常疯狂的想法:从一个涉及宇宙漂浮在更高维度空间的膜宇宙场景,到描述宇宙膜彼此碰…

关于宇宙的十大怪异理论

宇宙空间究竟是什么模样?近年来,科学家探索了许多解释宇宙的方法,产生了一些听起来非常疯狂的想法:从一个涉及宇宙漂浮在更高维度空间的膜宇宙场景,到描述宇宙膜彼此碰撞形成一个全新宇宙的构想……

1、膜宇宙 

我们认为宇宙具有三维结构——可以沿着三个垂直的方向移动,然而,一些理论提出宇宙还存在另一个垂直方向的空间维度,这是我们无法直接感知的空间维度。这个更高维度的空间被称为“体(bulk)”,而我们的宇宙是一个三维膜,漂浮在“体”内部。

虽然膜宇宙概念听起来很复杂,但该理论解决了几个物理学问题,例如:美国哈佛大学理论物理学家丽莎·兰德尔和马里兰大学科学家拉曼·桑卓姆提出了一种膜宇宙的版本,通过提出与我们的膜宇宙平行的其他膜的存在,从而解释亚原子力的不对称性。但是仅用一个理论来解释我们已经知道的事实是远远不够的,它必须做出新的预测,该预测可以通过实验进行验证。在兰德尔-桑卓姆的模型实例中,这样的测试可能包括测量两个膜的黑洞释放的引力波。

2、大碰撞 

科学家预测称,在遥远的未来,星系最终会漂移至很遥远的区域,以至于某个星系发出的光永远无法到达另一个星系。事实上,随着恒星逐渐衰老走向死亡,将会在一段时间里没有光或热。此时,宇宙将变得黑暗、寒冷、空洞虚无。这听起来像是万物终结,但依据一种理论,这实际上是下一个宇宙的开始,处于一个不断重复的循环中。

大碰撞理论是基于膜宇宙的一种理论观点,认为我们的宇宙是无数个宇宙之一,大碰撞是指当一个冷而空的膜与另一个膜碰撞时发生的情景,只要有充足的时间,该情况就一定会发生。宇宙学家尼尔·图洛克和保罗·斯坦哈特认为,这样的碰撞将产生足够的能量来创造一个全新的宇宙,他们称之为“火宇宙理论”,但物理学家加来道雄(Michio Kaku)将其称为“大爆炸”。

3、充满等离子体的宇宙 

大爆炸仍是许多科学家偏爱的宇宙理论,它由两个关键的观测结果支持——宇宙膨胀和宇宙微波背景辐射(CMB),大爆炸后不久,宇宙体积较小且处于高温状态,充满着类似太阳释放的炽热等离子体。

然而我们仍能观测到宇宙初期超高温阶段的残留迹象,当时放射性物质海洋充斥着整个空间,在宇宙诞生之后的几十亿年里,宇宙膨胀过程已从高温状态降低至零下270摄氏度,但科学家通过射电望远镜仍能观测到宇宙诞生之初充斥的“等离子体海洋”。

宇宙微波背景辐射在每个方向上看起来都是一样的,如果宇宙总是以当前的速度膨胀,就无法解释了。许多科学家认为,大爆炸后几分之一秒经历了一个极其快速短暂的“膨胀时期”,突然的膨胀可从亚原子规模增长至数光年等级。

4、全息宇宙 

人们可以联想一下安全全息图像,这基本上是一个二维对象编码在一个完整的三维图像中,依据该理论,整个三维宇宙可能在其二维边界上被“编码”。这听起来可能不像生活在模拟空间中令人兴奋,但它有一个优势,那就是它是一个科学可验证的理论,2017年,英国南安普顿大学研究表明,它与观测到的宇宙微波背景辐射波动模式是一致的。

5、恒态宇宙 

美国宇航局称,大爆炸是我们对宇宙起源的最佳预测,远古时期宇宙密度较大,未来密度会变小。但并非所有科学家都认可该观点,部分科学家认为宇宙密度保持不变,即使在宇宙膨胀阶段,他们的理论观点是宇宙每100万年/每立方米空间大约产生3个氢原子,这意味着宇宙不断产生新物质,不断湮灭其他物质,始终处于平衡状态。但是随着宇宙微波背景辐射的发现,该理论模拟被认为并不合理,无法解释诸多宇宙现象。

6、多元宇宙 

在宇宙大爆炸的传统观点中,为了解释宇宙微波背景辐射的均匀性,有必要假定早期存在一种超高速膨胀,即所谓的“暴胀”。一些科学认为,当宇宙脱离这个膨胀阶段时,它仅是膨胀空间“汪洋中的一个小气泡”。保罗·斯坦哈特提出的“永恒膨胀”理论中,其他泡沫宇宙不断地在膨胀汪洋的其他区域出现,构成了一个“多元宇宙”。

这个理论变得更加奇怪,因为其他宇宙没有理由遵循相同的物理定律,有些宇宙可能拥有更强的引力,或者不同的光速。虽然我们当前无法直接观察其他宇宙,但其中一个可能会与我们的宇宙发生碰撞,科学家甚至认为宇宙微波背景辐射中的“冷点”就是宇宙碰撞的印记。

7、我们的引力理论可能是错误的 

宇宙理论依赖于对引力的准确理解,引力是物理学中唯一能在非常大尺度上影响物质的作用力,但引力本身并不能解释某些天文观测结果,如果我们测量某星系外围恒星的速度,它们移动得太快了,如果唯一阻碍它们的是可见星系中的引力,那么它们就无法运行在轨道上。同样,星团似乎是由一种比可见物质引力更强的力量聚集在一起。

目前科学家提出两种可能性解决方案,最受大多数科学家青睐的标准说法是,宇宙中包含无形的暗物质,而暗物质提供了缺失的引力;另一个另类观点是,我们当前的引力理论是错误的,应该被一种叫做“修正牛顿动力学(MOND)”的理论取代,这是科学家在2002年发表的《天文学和天体物理学年度评论》杂志上提出的。两种可能性解释——修正牛顿动力学理论和暗物质,同样符合观测结果,但仍需更多的实验进行证实。

8、超流体时空 

超流体时空将时空想象成一种零粘性的超流体,这种流体具有一种奇怪的特性,当超流体被搅拌时,它们不能像普通液体那样整体旋转,而是分裂成微小涡旋。在超流体时空中,涡旋可能是系形成的种子。

9、模拟宇宙理论 

迄今为止,所有关于宇宙的理论大多数来自科学家的观测数据,但有一种宇宙理论来自哲学家的观点。如果所有关于宇宙的信息都是通过感官和科学仪器进入人类大脑,谁又能说这些信息不都是一种巧妙设计的错觉呢?或许整个宇宙仅是一个超级复杂的计算机模拟系统,科幻电影《黑客帝国》中就存在着类似的概念模拟系统,尽管模拟宇宙理论听起来很古怪,一些哲学家还是进行了认真全面的分析。然而,目前模拟宇宙理论仍未通过科学理论的检验,这是因为它无法被证明是真的或者是假的。

10、宇宙自我中心论 

物理定律涉及到一些基本常数,这些常数决定了引力、电磁力和亚原子力的强度。据我们所知,这些数据具有一定的价值,但如果它们与实际数值稍有偏差,宇宙将会成为一个完全不同的区域。对我们来说最重要的是,我们所知道的生活事物,包括我们自己,都可能因某些宇宙常数差异而不存在。尼克·博斯特罗姆在撰写的《人择偏见》一书中提出以自我为中心的人类理论,一些人认为这是宇宙是为了类人生命的进化而“有意识”地设计的理论证据。

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