物理学陷入困境:接下来我们该怎么办?

   2024-02-18 互联网980

  而且,这个梦幻般的故事似乎与我们观察到的事实非常吻合,它也再次引入了很多“空想”出来的概念。对于广义相对论而言,暴胀并不麻烦,在数学上,只需要加上一个与宇宙学常数完全一样的术语而已。但是,在某一时刻,该暴胀场一定占据了宇宙100%的空间,而且,其起源也像暗物质或暗能量一样,对人们来说是个未解之谜。更重要的是,暴胀一旦开始,就很难停下来:它会继续制造出很多与我们的宇宙风格迥异的宇宙。对有些宇宙学家来说,当他们重新审视我们的标准宇宙学的基本假设时,预言多重宇宙的存在显而易见就有点迫不及待了。

  标准宇宙模型也有很多同我们的观察不一致的地方。比如,宇宙大爆炸制造出的锂-7在理论上多于宇宙本身包含的。另外,该模型也没有解释宇宙背景辐射中某些特征似乎能够排列成行以及特定视线方向上的星系看起来似乎更倾向于左旋自转。而且,科学家们最近发现了一个长达40亿光年的超星系结构,也让人们对宇宙在大层次上是平滑的这一假设提出了质疑。

  黑暗三重奏

  如果科学家们获得更多数据,或者改变计算方法,上述诸多小麻烦很可能就会消失殆尽。但是,更大的问题仍然存在。美国哈佛—史密森尼天体物理学中心的物理学家罗伯特·柯什纳表示:“我们不了解暗能量,也不了解暗物质,这令我们感到相当沮丧。”柯什纳也是首先发现暗能量的超新星团队中的一员。

  自从爱因斯坦创立满是尘埃的宇宙模型以来,作为基础的数学方法并没有发生改变,但是,科学家们不断朝这个模型“添砖加瓦”,使得现在的宇宙模型更富活力,而且细节更加明晰。科学家们现在已经精确地知道该宇宙的年龄和组成了。暗物质似乎制造出了星系和其他结构;暗能量则暗示着宇宙会加速膨胀,最终进入一个冰冷和孤独的未来;暴胀理论表明宇宙源于一场暴力事件中。这三驾黑暗马车,每一驾都指向一项全新的物理学。

  柯什纳将这看成是一个挑战。他说:“这并不意味着我们的理论中存在着任何瑕疵。我们也并不会因此而失望,相反,我们深受鼓舞。”但是,只要我们没有在实验室中获得暗物质的证据,或者为暗能量找到能证明其存在物理学基础,我们就有可能深陷某种根本性误解的桎梏之中——或许,我们的宇宙学模型的数学基础出现了一个非常根本的偏差,根本到了迄今为止还没有人能够想象得出这个错误会是哪种形式,只是一个未知的未知。那么,量子引力论会是我们前进的方向吗?或者,某些新的观察会让我们再一次重写我们建立在广义相对论基础上的宇宙学说?

 
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