如果宇宙开始爆炸或反弹,如何知道一次

根据这一点 大爆炸 宇宙模式,我们的宇宙开始于138亿年前的宇宙中的所有问题和能量开始扩大。这段时间“cosmic inflation”被认为是宇宙大规模结构的账户以及为什么空间和 宇宙微波背景 (CMB)在各个方向上似乎大大均匀。

但是,迄今为止,没有发现任何证据,这绝对可以证明这种情况或排除替代理论。但谢谢 新研究 由来自哈佛大学的天文学家团队和哈佛史密森安天文学中心(CFA),科学家可能有一种新的方法,可以测试大爆炸宇宙学模型的关键部分之一。

他们的论文,标题为“原始功率谱中通货膨胀替代品的独特指纹“,最近出现在线,正在考虑出版 物理评论信。该研究是由xingang chen和亚伯拉罕Lob进行的–哈佛大学的一位高级讲师和哈佛大学天文学的弗兰德D。–和哈佛大学物理系的博士生和中智宇。

在物理宇宙学中回顾,在10的状态下的理论-36 大爆炸后几秒钟,所有物质和能量集中的奇点开始扩大。这“Inflationary Epoch”被认为持续到10-33 to 10-32 大爆炸后秒;之后,宇宙开始更慢地扩展。按照这种理论,宇宙的初始扩张比光速更快。

这种时代存在的理论对于宇宙学家来说是有用的,因为它有助于解释为什么宇宙在极远离彼此的地区具有几乎相同的条件。基本上,如果宇宙起源于膨胀的空间的微小空间,这将解释为什么宇宙的大规模结构几乎是均匀和均匀的。

然而,这绝不是宇宙如何成为如何成为的唯一解释,并且历史上缺乏任何人的能力。亚伯拉罕洛伯教授今天通过电子邮件告诉宇宙:

“虽然我们宇宙内的结构的许多人的性质与通胀情景一致,但是有很多型号的通货膨胀模型,难以伪造它。通货膨胀也导致了多样性的概念,其中可能发生的任何事情都会发生无限的次数,而这样的理论是不可能通过实验伪造的,这是传统物理学的商标。 到目前为止,还有竞争方案,不涉及通货膨胀,其中宇宙首次合同,然后反弹而不是从大爆炸开始。这些场景可以匹配当前通货膨胀的可观察可观察。”

为他们的学习,Loeb和他的同事制定了一种独立于替代替代方案的通货膨胀的模式。基本上,他们提出了原始宇宙中的大规模领域将体验量子波动和密度扰动,这些扰动将直接记录早期宇宙的规模作为时间的函数–即,他们会充当一种“宇宙的标准时钟”.

通过测量他们预测来自这些领域的信号,他们假设宇宙学家能够判断在收缩期间播种密度的任何变化或早期宇宙的扩展阶段。这将有效地允许他们排除宇宙通货膨胀的替代品(例如 大弹跳 设想)。作为Loeb解释说:

“在大多数情景中,在早期宇宙中拥有一个巨大的领域是自然的。在特定空间尺度上的大规模场上的扰动在时间上振荡,就像一个潜在的球上下上下的球,其中质量决定了振荡的频率。但扰动的演变也取决于所考虑的空间规模以及背景规模因子(在通货膨胀的通用模型期间呈指数增加,但收缩模型中的逐渐减少)。”

这些扰动是LoEB,将是今天宇宙中天文学家观察到的任何密度变化的来源。如何通过观察背景宇宙来确定这些变化–具体而言,无论是扩展还是收缩,哪个天文学家都可以区分。

“在我的比喻中,宇宙的规模因子是影响磁带被拉动的速率,因为时钟留下刻度标记,” Loeb added. “我们预测宇宙在宇宙中的非均匀程度与空间尺度的变化程度的新信号。”

这个例证显示了宇宙的演变,从左边的大爆炸,右边的现代。图片:美国宇航局

简而言之,LOEB和他的同事识别出可以使用当前仪器测量的潜在信号。这些包括研究宇宙微波背景(CMB)的那些– such as the ESA’s 普朗克 space observatory –那些一直在进行Galaxy调查的人– the 斯隆数字天空调查 , 这 VLT调查望远镜 , 这 蜻蜓 telescope, etc.

在以前的研究中,已经提出了通过寻找非高斯的证据来检测原始宇宙中的密度变化,这是对高斯函数估计的校正物理量的校正–在这种情况下,CMB。但随着LOEB所说,这些尚未检测到:

“新的振荡信号处于原始密度扰动的功率谱(这是由宇宙微波背景[CMB]或Galaxy调查的常规测量),而先前的文献建议涉及与非高斯相关的影响,这更具挑战性测量(并且没有检测到)。在本文中提出的结果非常及时,因为CMB各向异性和Galaxy调查的新观察,正在收集扩展数据集。”

了解我们的宇宙如何开始是科学和宇宙学中最基本的问题。如果通过应用这种方法,可以排除宇宙如何开始的替代解释,它将让我们更接近确定时间,空间和生命本身的起源。问题“我们来自哪里?” and “这一切如何开始?”终于有一个明确的答案!

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3回复“如果宇宙开始爆炸或反弹,如何知道一次”

  1. 各国的理论在大爆炸后10 ^ -36秒,占据所有物质和能量集中的奇点开始扩张。

    通货膨胀理论没有说这一切,所说的一切都是–这足以在此调查的研究 –冷气时代的时代在热门大爆炸时代(当前物质内容创造)。通货膨胀宇宙似乎刚刚在最近和最后一个普朗克数据发布中钉在慢卷中的慢速滚动。

    巧合的慢卷自然是永恒的,并且将单个宇宙的约束统计上不太可能。但是,第四十年前,数据拒绝了初始奇点的想法–宇宙背景太顺畅,无法由最近的起源引起–并被通货膨胀所取代:

    “几乎每个人都听到了大爆炸的故事。但如果你向宇宙学家询问任何人,以完成以下句子,“一开始,有…” you’ll得到一个不同的答案。其中一个最常见的是“a singularity,”这是指宇宙中所有物质和能量集中成单一的瞬间。宇宙的温度,密度和能量将是任意的,无限的大,并且甚至可以与时间和空间本身的诞生相吻合。

    但这张照片是’t just wrong, it’近40年的日期!我们绝对确定没有与热的大爆炸相关的奇点,而且可能没有出生的空间和时间。这里’我们所知道的以及我们如何知道它。…

    每次看到一个图表,一篇文章或谈论的故事“big bang singularity”或通货膨胀前的任何类型的大爆炸/奇点,知道你’重新处理过时的思维方式。 一旦我们意识到我们具有不同的国家 - 宇宙通胀的宇宙通胀,就会出现一个大爆炸奇点的想法 - 前面和建立了早期,热和密集的大爆炸状态。空间和时间的开始可能是一个奇点,在那之后产生的通货膨胀,但在那里’s no guarantee.”

    [来自宇宙学家Ethan Siegel @ //www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/07/27/there-was-no-big-bang-singularity/#6e0e07cd7d81 ; my bold.]

  2. 我也应该添加–由于该问题对证据施加了奇点 - 这是(永恒的)慢卷而不是另一种(同样的永恒)混乱通胀的意义是前者正在发生几(3)次数低于奇点(Planck)能量的数量级。因此,移动数据(平滑度,通胀类型)比以前更难,或者相反,奇点的想法刚刚剪裁。

  3. torbjörn,
    2018年9月25日

    为什么你违背自己:

    “”每次看到一个图表,一篇文章或一个谈论“大爆炸奇点”或通货膨胀之前存在的任何类型的大爆炸/奇点,都知道你正在处理过时的思维方法。”

    ”在空间和时间的开始可能是一个奇点,在此之后出现的通货膨胀,但没有保证。 “

    史蒂夫丹尼尔斯

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