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宇宙大爆炸之前,宇宙镜像或已存在

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【新三才首发】就像在一个平静的湖面上隐约可见的山峰一样,宇宙似乎曾经有过一个完美的镜像。这是加拿大科学家团队在大爆炸之前和之后推断宇宙定律后得出的结论。

当今的物理学家对宇宙在大爆炸后几秒钟直到今天的结构非常了解。从许多方面来说,基础物理学就像今天一样适用。但专家几十年来一直在争论宇宙在大爆炸第一时刻所发生的事情——当微小的、无限密集的物质首先向外扩展时,我们所假设的基本物理学被某种方式改变了。

加拿大安大略省滑铁卢的普里美特理论物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)研究人员博伊尔(Latham Boyle)、Kieran Finn和图罗克(Neil Turok)通过假设宇宙一直是基本对称和简单的,然后在数学上推断出宇宙大爆炸后的第一个时刻。

这导致他们提出了一个先前的宇宙,也就是我们当前宇宙的镜像,除了一切都逆转了——时间倒退、粒子是反粒子。这不是物理学家第一次在宇宙大爆炸之前设想另一个宇宙,但这些宇宙总是被视为与我们自己一样的独立宇宙。

「与其说在大爆炸之前有一个不同的宇宙,其实宇宙实际上是在大爆炸之后的宇宙镜像。」图罗克表示。

「这就像我们今天的宇宙是通过大爆炸反映出来一样,之前的宇宙实际上就是通过大爆炸的反射。」博伊尔说。

想像一下这个反宇宙如何破蛋。首先,它将完全由带负电的反质子和带正电的反电子组成。其次,从我们的角度来看,它似乎从一个蛋黄汁变成一个破裂的蛋,然后再回到一个未破裂的蛋,最后回到鸡的内部。同样地,宇宙将从爆炸向外扩散到大爆炸奇点,然后爆炸进入我们的宇宙。

但从另一个角度来看,这两个宇宙都是在宇宙大爆炸时创建的,并且在时间上前后同时爆炸。这种二分法允许对困扰物理学家多年的问题进行一些创造性的解释。首先,它将使宇宙的第一秒变得相当简单,消除了专家这三十年来用来解释量子物理学和标准模型一些粘性方面的奇怪多元宇宙和维度。

「理论家发明了大统一理论,其中有数百个新粒子,从未被观察过。没有任何观察证据。」图罗克说。

同样,博伊尔说这个理论将为暗物质提供一个更简单的解释。

「突然间,当你采用这种对称的、扩展的空间与时间视图时,我们已经认为存在的一种粒子,一种所谓的右手中微子,将变得非常整洁。你不需要调用其他更具推测性的粒子。」博伊尔表示。

科学家表示,这一新理论源于对近年来物理学家提出的奇特物质的不满。图罗克本人帮助发展了这样的解释,但他们非常渴望对宇宙和宇宙大爆炸能有更简单的解释。他们还说此一新理论具有可测试性的好处。

「如果有人能够找到比现有宇宙历史更简单的宇宙历史版本,那么就是向前迈出了一步。这并不意味着它是正确的,但这意味着值得关注。」加州理工学院宇宙学家卡罗尔(Sean Carroll)说。他的论文被引用但未参与此一研究,他指出目前可能是时候考虑其他解释,但此一理论距离被说服还有很长的路要走。

加拿大团队了解这一点,他们将使用该模型来提出可测量与可测试的元素,以确定它们是否正确。 例如,他们的模型预测最轻的中微子实际上应该完全没有质量。 如果它们是对的,它可能会重塑我们看待宇宙的方式。

「这非常引人注目。它完全违背了过去30年来物理学的发展方向。」图罗克说。「我们不禁自问,难道不会有更简单的事情发生吗?」

(编译:王明真)

(责任编辑:姜启明)

(文章来源:新三才首发)

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