科學家:巨大的虛無能夠產生一種神秘力量,撕裂整個宇宙

天空之城 2022/08/16 檢舉 我要評論

宇宙在膨脹,而且在加速膨脹。新研究發現,推動宇宙加速膨脹的力量,可能來自密布在宇宙中的「空洞」。

宇宙蛛網結構。Volker Springel

假如我們從巨觀尺度上觀察宇宙,會發現宇宙如同一張3維的蜘蛛網。在這張網上星系只是一個個小點。由無數小點連接而成的纖維橫貫整個可觀測宇宙;在這條纖維上,還有一些聚集在一起的結點——它們是星系組成的集團。

而在纖維和結點之間,則是幾乎空無一物的浩瀚虛空,是物質的荒漠。這些直徑動輒數千萬乃至數億光年的虛空,就像是蛛網上的空隙。它們雖然空曠,卻占了宇宙體量的很大一部分。除了蛛網本身,它們是宇宙中最大的結構組件。

早在上世紀70年代,科學家就已經發現了這些黑暗的虛空,并稱之為宇宙空洞(或巨洞)。

但是人們更愿意關心明亮而實在的東西。在此過程中,人們發現宇宙中的許多星系在互相遠離,而且是在加速遠離。這似乎表明宇宙不但在膨脹,而且是在加速膨脹。加速膨脹意味著,宇宙這一秒的膨脹速度永遠都要比上一秒快。沒人知道這是為什麼,科學家只知道這個勢頭在幾十億年前可能就已經開始了。

科學家相信在宇宙的加速膨脹背后,必然有一種力量在推動。這種力量的源頭可能是一種能量,而鑒于這種能量的「黑暗」本性,也許更多是因為對這種力量的無知,科學家稱這種能量為「暗能量」。

我們在宇宙的小尺度上感受不到「暗能量」的存在。在太陽系和銀河系乃至星系團以下,引力占據絕對的統治地位。但在宇宙的虛空那里,「暗能量」可能是主宰。

有人認為「暗能量」是一種空間本身所固有的能量,致力于從微觀的角度對其加以解釋。但也有人試圖從巨觀的角度加以理解。

比如最近一些伊朗理論物理學家們認為,宇宙空洞如同一個個黑暗的氣泡,其表面的「張力」可能是宇宙加速膨脹的原因。也就是說,「暗能量」的真相,可能隱藏在宇宙空洞變大的動力學原理背后。

早期宇宙的物質分布接近均勻,宇宙各部分的密度差異不大。但是隨著時間的推移,宇宙中物質密度稍高的地方,開始有更多的物質聚集。更多的物質意味著更大的質量,更大的質量意味著更強的引力,而更強的引力又意味著能吸引更多的物質……如是反復,物質團塊開始像滾雪球一樣越滾越大,最終從中演化出了星系等天體。

反過來,在宇宙中物質密度較小的地方,物質會越來越少。更少的物質意味著更小的質量,更小的質量意味著更弱的引力,而更弱的引力又意味著會有更多的物質失去……于是宇宙空洞開始出現,而且會變得越來越巨大和空曠。

在伊朗研究人員的設想中,宇宙空洞是空間中的「氣泡」,其表面存在著某種恒定的「張力」。這種「張力」能夠使周邊時空變形,并導致分布在「氣泡」表面的星系相互分離。隨著「氣泡」的變大,[大尺度]宇宙的纖維狀結構也會越來越細,直至斷裂和消失。如果這個趨勢一直持續,那麼整個宇宙蛛網最終都會崩潰,宇宙中的所有物質團塊最終都會互相遠離,失去引力聯系孤立存在。

研究人員表示,計算結果顯示這種假想的「張力」在整個可觀測宇宙范圍內所產生的效果,與理論上「暗能量」推動宇宙加速膨脹產生的效果極為接近。這讓研究人員相信其合理性。

但誰也不知道這種所謂的「張力」究竟是什麼,其產生的效果與宇宙加速膨脹的相似性或許也說明不了問題。不過這個研究的意義或許在于提出了另一種可能,即宇宙的加速膨脹會不會只是空間正常演化的一個副產品?

搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論