http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-01-13
科学家称宇宙崩塌风险升高：或已开始
科学家认为宇宙中的各种力早晚会发生根本性变化，导致所有粒子的重量急剧升高。包括所有沙粒、行星和星系在内的宇宙万物的重量会比现在提高数十亿倍。根据这一理论，新增加的重量会将所有物质压缩成一个重量惊人的超热小球，我们熟知的宇宙将不复存在。
宇宙崩塌论的基础是宇宙中的各种力早晚会发生根本性变化，导致所有粒子的重量急剧升高。根据这一理论，新增加的重量会将所有物质压缩成一个重量惊人的超热小球，我们熟知的宇宙将不复存在。这一充满“暴力色彩”的过程被称之为“相变”，与水变成蒸汽或者磁铁加热后失去磁力的过程类似
宇宙之所以会崩塌要归因于2012年发现的一种亚原子粒子，被称之为“希格斯玻色子”。照片展示的英国物理学家彼得-希格斯（右）和比利时物理学家弗朗西斯-恩格勒特，凭借在理论上预测希格斯玻色子的存在获得诺贝尔物理学奖
新浪科技讯 北京时间12月17日消息，据国外媒体报道，一些理论物理学家指出宇宙将最终发生崩塌，包括人类在内的一切事物将被压缩成一个坚硬的小球。丹麦南方大学的研究人员指出宇宙发生崩塌的风险超过科学家此前的预计。在宇宙内的一些区域，这一过程可能已经开始并不断吞噬宇宙的其他区域。
这种令人恐怖的理论已经存在了一段时间。现在，丹麦研究人员声称他们已通过数学方程式证明这一理论。宇宙崩塌论的基础是宇宙中的各种力早晚会发生根本性变化，导致所有粒子的重量急剧升高。包括所有沙粒、行星和星系在内的宇宙万物的重量会比现在提高数十亿倍。根据这一理论，新增加的重量会将所有物质压缩成一个重量惊人的超热小球，我们熟知的宇宙将不复存在。
这一充满“暴力色彩”的过程被称之为“相变”，与水变成蒸汽或者磁铁加热后失去磁力的过程类似。根据希格斯提出的理论，这种相变在大爆炸后瞬间发生，导致时空结构发生变化。相变过程中，空白空间开始充满不可见的物质，变成所谓的希格斯场。一些基本粒子与这个场发生交互作用并在此过程中获得能量，这种固有能被称之为粒子的质量。
借助于数学方程式，丹麦南方大学的研究人员发现希格斯场能够以两种状态存在，就像物质能够以液态或者固态存在一样。在第二种状态下，希格斯场的密度是科学家已观测到的数十亿倍。如果这种超密集的希格斯场存在，这种状态的一个“气泡”能够在任何时间在宇宙的特定区域突然出现，就像沸水的气泡一样。随后，这个“气泡”以光速膨胀，进入所有空间，而后将希格斯场从这种状态变成一个新状态。气泡内的所有基本粒子的质量将超过气泡外的粒子，它们聚集在一起形成超大质量中心。
丹麦南方大学的博士生詹斯-克罗格表示：“很多理论和计算预测相变的存在，但此前进行的计算存在一些不确定性。现在，我们通过更为精确的计算得出了两大发现，一个是宇宙可能发生崩塌，另一个是发生崩塌的可能性超过此前计算得出的预测。这种相变将在宇宙内的某个区域发生并从这个区域向外扩散。也许，宇宙内的某些区域已经开始发生相变，正在吞噬宇宙的其他区域。崩塌可能正在发生，所在区域可能距地球10亿光年。不过，我们尚无法确定这一点。”
研究过程中，丹麦南方大学的科学家分析了有关相变预测的3个数学方程式。分析结果显示这些方程式可以整合在一起，彼此之间发生交互作用。虽然新计算结果显示宇宙发生崩塌的风险超出此前预计，但还有一种可能性，即这种现象永远不会出现。这种相变发生的前提是宇宙由我们知道的基本粒子构成，包括希格斯粒子。如果宇宙内存在未被我们发现的粒子，有关相变预测的基础便不复存在。(孝文)
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有趣的彩虹引力理论：宇宙没有开始
彩虹引力认为引力对宇宙的影响在不同光线波长情况下存在差异
科学家指出彩虹引力理论突出了大爆炸理论存在的缺陷，后者认为宇宙诞生于大约138亿年前，当时一个密度无限大的点——被称之为“奇点”——发生爆炸
新浪科技讯 北京时间据国外媒体12日报道，一些科学家认为如果让时间倒流，宇宙的密度将不断提高，接近无限大，但永远不会达到无限大，宇宙并没有大爆炸理论认为的奇点。这种想法是所谓的“彩虹引力”的一种可能结果。彩虹引力理论虽然并没有被物理学家广泛接受，但很多人认为它不失为一项很有趣的理论。
彩虹引力理论的名字来自于这样一种观点，即引力对宇宙的影响在不同光线波长情况下存在差异，而彩虹正是由不同波长光线组成。10年前，科学家提出彩虹引力理论，试图调和广义相对论与量子力学理论之间的差异。
科学家指出彩虹引力理论突出了大爆炸理论存在的缺陷，后者认为宇宙诞生于大约138亿年前，当时一个密度无限大的点——被称之为“奇点”——发生爆炸。根据爱因斯坦的广义相对论，巨型天体能够扭曲时空。这也就意味着，穿过这个时空的任何物体——包括光线在内——都要沿着一条弯曲的轨迹移动。
1922年，亚历山大-弗里德曼得出大爆炸理论的方程式。弗里德曼从爱因斯坦的广义相对论方程式着手，最后发现了这些方程式的解法。广义相对论认为宇宙开始于一种高密度和高温状态。埃及泽维尔科技城理论物理学中心的埃德-阿瓦德表示：“根据彩虹引力理论，不同能量的粒子实际上会看到不同的时空，不同的引力场。”
科学家在《宇宙学与天体物理学学报》上发表文章称，宇宙的两种可能的演化立基于对彩虹引力影响进行解读时存在的些许差异。一种结果是，如果你让时间倒流，宇宙的密度将不断提高，接近无限大，但永远不会达到无限大。另一种想定中，宇宙达到极高的密度，但这种密度是有限的，随后处于稳定状态。阿瓦德教授指出在这两种想定中，在宇宙中追踪物质和光线的轨迹并不会让我们回到无限小的原点，也就是大爆炸。科学家计划在未来几年时间里研究伽玛射线大爆发和其他宇宙事件，寻找彩虹引力影响的迹象。(孝文)
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宇宙测量迈进一大步精度达1%
最新精确测量的宇宙的艺术概念图。球体显示的是早期宇宙产生的“重子声学振荡”的当前大小。重子声学振荡是指压力波在早期宇宙中传播留下的“冻结”印迹
重子振动分光镜巡天计划通过测量星系团，揭示它们的准确距离、宇宙的年龄，以及宇宙的膨胀速度。此次测量使用的“标准尺”，是根据宇宙微波背景(右)的温度有规律的变化得出的
星系的距离和分布状态可以借助宇宙学家所谓的“标准尺”进行测量
研究人员将他们的数据与宇宙微波背景辐射(CMB)里的温度变化测量结果相结合，用来揭示有关宇宙膨胀的信息。该图显示的是宇宙微波背景辐射在我们的弯曲宇宙中是如何变化的
新浪科技讯 据国外媒体10日报道，在我们的日常生活中，没有太多东西是我们了解的准确度可达1%的。但是现在科学家称，他们借助相距我们超过60亿光年的星系，测量部分宇宙的精度已经达到这个黄金标准。
这项不同寻常的测量是由重子振动分光镜巡天计划(BOSS)借助美国新墨西哥的斯隆基金会望远镜进行的。该计划的主要调查员大卫-塞拉格尔教授说：“现在我对宇宙的大小的了解，比我对自己住宅的大小更了解。20年前，天文学家争论的评估结果存在的不同高达50%。5年前，我们已经将这种不确定性精确到5%，1年前，这一数字是2%。1%的精度将是未来很长一段时间里的测量标准。”星系的距离和分布状态可以借助宇宙学家所谓的“标准尺”进行测量。我们可以把标准尺想象成是汽车的前灯。大部分汽车的两个前灯之间的距离都差不多。汽车相距越远，两个前灯之间的距离显得就越近。通过测量前灯之间的角距，就能计算出汽车相距我们有多远。
重子振动分光镜巡天计划的科研组利用类似方法测量重子声学振荡(BAOs)。重子声学振荡是指压力波在早期宇宙中传播留下的“冻结”印迹，它有助于确定星系的分布情况。该计划的研究人员把超过120万个发光星系绘制成图，然后借助基本物理计算测量重子声学振荡。随后他们将这些数据与宇宙微波背景辐射(CMB)里的温度变化测量结果相结合。宇宙微波背景被认为是由宇宙大爆炸留下的热辐射。这些等式揭露了有关宇宙膨胀加速度和暗能量的信息。
卡内基梅隆大学的物理学副教授雪莉-霍说：“以前我们绘制的宇宙图显得非常混乱。这就如同我们都是近视眼，却又没有眼镜，显得混沌一片。”朴茨茅斯大学的天文学家艾什莉-罗斯说：“通过这些星系测量，大自然为我们提供了一把极好的尺子。这把尺子碰巧有5亿光年长，因此我们能够用它准确测量距离，即使相距很远也不例外。”
进行这些测量需要天文学家绘制出120万个星系的位置。重子振动分光镜巡天计划借助一个可同时对1000个星系进行详细测量的专用设备进行这项工作。凯克-潘负责新墨西哥阿帕奇岬天文台斯隆数字化巡天第三期工程SDSS-III的斯隆基金会2.5米口径望远镜的观测员团队，他说：“在晴空万里的夜晚，当一切进展顺利时，我们能把超过8000个星系和类星体绘制成图。”最新结果指出，暗能量的强度在空间和时间中并没有变化。除此以外，这些结果还有助于对太空的曲率进行评估。塞拉格尔表示，这一结果与一直持续下去，延伸到无限时、空的宇宙模型相符。(孝文)
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日科学家称计算显示宇宙或为三维全息投影
宇宙的全息理论认为，宇宙中的引力是由不断震荡的“弦”产生的。这些弦是在一个更加平坦，简单的宇宙中发生的事件的全息影像
日本研究人员得到的数学计算结果认为这种全息影像理论可能是正确的
新浪科技讯 北京时间12月16日消息，据英国《每日邮报》报道，有一种观点认为我们所存在其中的宇宙是一幅全息影像，你所看到的一切，包括这篇文章以及你用来阅读这篇文章的设备，所有你身边感知到的一切都只不过是一种立体投影。
这种观点的来源是理论物理学家朱利安·马达西纳(Juan Maldacena)在1997年提出的一个模型。这种观点尽管听上去非常新颖，但迄今为止这一理论还尚未接受任何的检验。然而就在最近，一项数学模型得到的结果显示，这一物理模型很有可能是真实的。
根据这一模型，宇宙中的引力是由不断震荡的“弦”产生的。这些弦是在一个更加平坦，简单的宇宙中发生的事件的全息影像。马达西纳教授的模型认为，宇宙存在9个空间维度以及一个时间维度。
根据近日一篇发表在《自然》杂志上的文章，日本的研究人员正在尝试找到一种数学证明，来证明这种全息影像理论可能是正确的。
根据宇宙全息理论，就像你使用的信用卡中内置的安全芯片一样，同样存在一个2维的平面，其中包含了可以描述一个三维对象的一切信息——当然在这一案例中这一三维对象便是我们的宇宙。
从本质上说，这一理论的核心便是认为包含对空间描述的数据，比如人或是彗星，都可以被隐藏于一个平坦的“真实的”宇宙之中。比如在一个黑洞中，所有落入其中的物体都被完全包含进平面上的震荡之中。这就意味着这些物体都是以一种近似于“记忆”或者数据碎片的方式被储存的，而不再是现实的物体。
从更大的角度上来说，这一理论认为我们的整个宇宙都可以被看成是一个“二维结构在宇宙地平线上的投影”，或者更简单的说，我们所生活的宇宙是一个真实二维宇宙的三维投影。
在近日刊载于arXiv网站上的一篇文章里，日本茨城大学科学家百武庆文计算了黑洞的内部能量，试图为这一全息宇宙论找到数学上的证明。除此之外，百武还尝试对特定黑洞的边界以及虚粒子产生的影响进行了计算，所谓虚粒子是指那些在空间中不断凭空产生和消失的神秘粒子。而在另一份论文中，百武教授还计算了隐含在另一个平坦的，不包含引力作用的宇宙中的能量。
令人意外的是，计算机模拟显示平坦宇宙以及黑洞的边界条件计算结果是吻合的，有研究者认为这一计算结果证明了宇宙的双重属性。马达西纳教授表示，这两个看似相互之间完全没有联系的世界之间被证明存在着数学上的联系，这一进展将有望在未来达成统一量子理论与引力论的前景。(晨风)
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