挑战大爆炸理论：宇宙源自四维恒星坍缩

lishuaijun · 发表于 2013-9-19 19:38

宇宙学家们最新提出的观点向大爆炸理论发起了挑战，他们认为，所谓宇宙大爆炸只不过是四维恒星塌缩所产生的“海市蜃楼”。

英国《自然》杂志网站近日在报道中指出，黑洞的视界是一个球面，宇宙间的任何事物进入该视界内，都是有去无回。在一个更大的四维“体宇宙”中，黑洞可能拥有一个三维视界，或许当这一视界形成时，孕育出了一个全新的三维宇宙。

和宇宙大爆炸理论说再见？

或许，现在到了我们和宇宙大爆炸理论说再见的时候了。宇宙学家们如今推测，宇宙由第四维度的恒星塌缩成黑洞时喷射出的“断壁残垣”组成，这一假设将有助于科学家们解释为什么宇宙从各个方向看起都是如此整齐一致。

标准的大爆炸理论告诉我们，宇宙由一个密度无穷大的点（奇点）爆炸而来。加拿大圆周理论物理研究院的天体物理学家尼耶希·阿夫肖迪说：“几乎所有的宇宙学家们都认为，宇宙可能源于奇点。”

但是，没有人知道是什么促成了这一爆发过程：已知的物理学法则无法告诉我们在那一刻宇宙究竟上演了什么样的“剧情”。

而且，现有的宇宙学也很难解释，这样暴烈的大爆炸如何产生一个温度几乎完全均匀的宇宙，因为，自从宇宙诞生以来，似乎没有足够的时间让宇宙的温度达到平衡。

对于大多数宇宙学家来说,有关宇宙的这种一致性最合情合理的解释是,在时间开始后不久,某种未知的能量（科学家们现在称之为“暗能量”）使年轻的宇宙以超过光速的速度快速暴胀。这样一来，各处温度大致一样的一小块就衍生成为我们今天看到的宇宙。但是，阿夫肖迪强调称：“宇宙大爆炸如此混乱,因此很难厘清是否真的是一块匀质的小片段膨胀成为今天我们看到的宇宙。”

宇宙仅仅是一个三维膜？

阿夫肖迪的论文发表在arXiv上,在这篇论文中, 他和同事提到了由包括德国慕尼黑大学的物理学家戈尔·德瓦利在内的研究团队2000年提出的一种假设模型。在这一模型中，我们目前身处的三维宇宙是一张膜，在具有四个空间维度的“体宇宙”中漂浮。

阿夫肖迪团队认为，如果这个“体宇宙”包含有自身的四维恒星，那么，有些恒星可能会塌缩，形成四维黑洞，我们身处宇宙中质量庞大的恒星的运作方式也是如此：它们会像超新星一样爆发，将其外层物质猛烈喷射出来，而其内层则同时塌缩成一个黑洞。

在我们的宇宙中，一个名为视界的球形表面就像孙悟空画的圆一样，将黑洞限定在其中。在一个普通的三维空间内，视界会吸收二维物体，在黑洞内部制造出一个边界；然而，在体宇宙中，四维黑洞的视界将是一个三维的物体——一个名为“超球面”的形状。当阿夫肖迪团队为一个四维恒星的死亡建模时，他们发现，恒星死亡时喷射出的物质会在三维视界周围形成一个三维膜，这个三维膜也会缓慢膨胀。

作者们据此假设，我们生活的三维宇宙或许正是这样的一个膜，而且，我们探测到的膜的生长被认为是宇宙的膨胀。阿夫肖迪说：“宇宙学家们观测到了这种膨胀，并且据此推断宇宙始于一场大爆炸，但这仅仅只是海市蜃楼。”

膜宇宙学是物理学上超弦理论和M理论的一个分支，专门研究宇宙膜。该理论认为，宇宙其实是镶在一些更高维度的膜上。膜理论也研究那些更高维度的膜对我们宇宙的影响。

矛盾仍然存在

这一模型也自然而然地解释了我们身处的宇宙的一致性。因为这一四维体宇宙在过去可能已经存在了无限长的时间，因此有足够的机会让其不同部分达到平衡，我们的三维宇宙很可能承袭了这种平衡。

然而，这一模型也存在一些问题。今年年初，欧洲航天局的普朗克空间天文台公布的数据表明，宇宙微波背景内存在轻微的温度波动。宇宙微波背景是散布于宇宙空间的微波辐射，显示了自大爆炸之后，宇宙在不断冷却的事实。这一观察模型同标准的大爆炸模型和宇宙不断膨胀等预测相吻合。但是，普朗克空间天文台观测到的黑洞模型与现在的黑洞模型偏离了4%。阿夫肖迪表示，他正在对自己的理论模型进行精炼，希望能解决这一偏离。

尽管存在着这一矛盾，但德瓦利仍然认为，阿夫肖迪研究团队用这种灵巧的方式来否定宇宙大爆炸模型值得赞扬。德瓦利说：“奇点是宇宙学中最基本的问题，阿夫肖迪团队有望改写历史。”

德瓦利同时也补充道，尽管普朗克天文台的实验结果“证明膨胀是正确的”，但他们也留下了一个问题，那就是膨胀是如何发生的，最新研究或许有助于证明，膨胀是由宇宙通过一个更高维度的现实运动所触发。