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CERNET第24届学术年会
选择字体:    科技日报    发布时间:2013-10-29

“三驾马车”欲揭暗能量神秘“面纱”

  第三个实验是位于智利阿塔卡玛天文望远镜偏振灵敏接收器(ACTPol),这一实验由美国普林斯顿大学的莱曼·佩吉所领导,这一实验与上述两个实验都不相同。它主要研究宇宙微波背景(CMB)发出的微波,而非从星系那儿传来的光。

  科学家们认为,在诞生早期,宇宙温度极高,随后开始冷却,在宇宙大爆炸后38万年,形成被称为微波背景辐射的“余烬”,因此,其保存了早期宇宙“模样”的印记。

  当代宇宙学理论同时还有一项重要预言,即微波背景辐射具有偏振性。在“大爆炸”之初,宇宙中尚未形成物质,质子、中子和光子相互碰撞,使宇宙之光产生偏振。光本身可以看作是由一些微小的波构成,这些波通常可以在任何一个平面上振动,均匀分布于各个方向。但是,光在受到折射或散射后有时会产生偏振,使光波的振动方向集中到特定平面上。

  据理论推算,在宇宙“大爆炸”之后约40万年,带电粒子开始形成最初的物质,宇宙中的光与物质出现分离,但其偏振却依然在微波背景辐射中得到保存。这一偏振是古老的光线与宇宙最初诞生的物质最后接触的“印记”,因此,探测它可以为研究宇宙早期状况提供重要“指南”。

  ACTPol项目也将在智利的托洛洛山山顶进行,实验已于今年7月19日开始,目的是查找宇宙微波辐射的偏振。

  如果这三大实验能够成功,而且研究结论能相互印证的话,那么,这预示着我们朝着理解宇宙如何从一个比电子还小的物体扩展为现在我们所看到的一个无限大的物体更近了一步。理论学家们可以将新数据纳入其暗能量模型中,看看会出现什么结果。其他人也能使用这些数据,或许会得出不同的结论。

  疯狂的理论

  尽管大部分宇宙学家们竞相努力,希望能早日揭示宇宙不断膨胀的神秘性,但也有理论学家在试图证明这种解释是错误的。最近的一项研究来自于德国海德堡大学的理论物理学家克里斯托弗·维特里克,他不仅不相信暗能量,也根本不相信宇宙在膨胀。

  按照现代宇宙学的观念,这无异于“异端学说”,但是,维特里克在arXiv上撰文指出,他已经构建出了一种完全不同的宇宙学框架,在这套框架内,宇宙并非在膨胀,而且,万事万物的质量一直在增加。

  维特里克认为,其他科学家认为导致宇宙膨胀的红移是宇宙的质量不断增加的结果。如果原子过去更轻,那么,它们释放出的光会遵循量子力学法则,因此,其能量要比它们现在释放出的光低。因为能量越低,光的波长越长,这就导致宇宙学家们将现在看到的现象看作是红移。

  这一点听起来有点像天方夜谭。质量恒定这一观念已经写入了高中物理学的教科书,推翻这一点会颠覆整个现代物理学。

  维特里克是一名受人尊敬的物理学家,显而易见,其数学方法没有出错。另外,他的模型也确实考虑到了宇宙短暂的快速膨胀期,也就是我们现在所说的暴胀期。维特里克认为,暴胀并不是发生在宇宙诞生伊始(目前的主流观点都这样认为),因为他认为宇宙并没有一个起点,相反,曾经存在过的一个小的静止宇宙变成了一个会永远存在下去的大的静止宇宙,而且,这一宇宙会变得越来越重。因此,宇宙没有所谓的“奇点”。而现代宇宙学理论都认为,宇宙存在着一个密度无限大的“奇点”。

  维特里克的模型有可能是错误的。正如加拿大圆周理论物理研究院的克里夫·伯吉斯所说的那样:“暗能量这件事很容易演化成这样一种情况:就像一群人中的每个人都坚称自己是拿破仑,而认为其他所有人都是疯子。”但是理论学家们并不会同数据作对,而且当新实验结束,他们会获得更多数据,因此,可以揭晓谁才是真正的拿破仑。或许我们可以用量子理论的创建者尼尔斯·波尔的话来结尾,波尔曾经对一名同事、美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利说:“我们都认为你的理论很疯狂,但是,我们之间的区别是这一理论是否疯狂到有可能是正确的。”

 

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