http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-07-22
加拿大科学家新实验佐证多重宇宙论
我们的宇宙只是众多“泡泡”中的一个
科技日报讯 （记者张梦然）在“宇宙泡沫”构成的海洋里，我们宇宙不过是其中一个“泡泡”？一种理论声称，我们所处的宇宙只是众多宇宙中的一个，而加拿大科学家们进行的一系列新实验，可以进一步说明这种所谓多重宇宙论。研究人员希望，其可以成为多重宇宙测试的展示及原理证明。
多重宇宙这个术语在1960年12月份才被“发明”出来，它基于永久膨胀理论——即大爆炸形成宇宙后的短时间内，不同区域以不同的速率进行时空扩展。根据这一理论衍生出的多重宇宙论认为，有很多个宇宙并行存在，我们不过栖居在其中之一而已。也可以想象其场景就像空中悬浮着一大群肥皂泡，每个泡就是一个宇宙。而在每个肥皂泡里，都是每个宇宙自成一格的时间与空间。尽管这一想法似乎透着奇怪，但相当一部分科学家认为，其理论可以帮助解决一些基础物理问题。
据英国《每日邮报》在线版7月21日（北京时间）消息称，在位于加拿大安大略省的圆周理论物理研究所内，研究人员一直在考虑多重宇宙的可能。他们将其比喻成一壶水，在极高的能量下开始蒸发，泡沫形成，每个泡泡包含一个真空，有的泡泡即使能量较低但也不会什么都没有。这种能量使泡泡扩大，然后不可避免的，“宇宙泡泡”们会互相撞上，有可能产生一些“次级”的“宇宙泡”。日前，该组人员声称已经创造了可以测试多重宇宙论的首个实验。在计算机模型中，他们模拟了整个宇宙。研究人员表示，模拟宇宙并不困难，但他们此次是在最大尺度上进行模拟。
研究人员先假设多重宇宙存在两个“宇宙泡泡”并让其产生碰撞。他们将一个虚拟观察者安放在不同的地点以尝试找出此时此地观察者会看到什么。在论文中他们写道，这是第一次，任何人都可以对“宇宙泡泡”碰撞的可观察信号，产生一套直接定量的预测。
团队成员马休·约翰逊表示，现在项目已经达到了一个顶点，可以排除多重宇宙论中其他一些模型。实际上，人们肯定无法看到真实的“宇宙泡泡”，但已可以通过模型预测说出观察到的东西。
去年，美国科学家借助由普朗克太空望远镜观测到的数据绘制而成了宇宙地图，当时科学家们认为，图中宇宙微波背景辐射之所以出现不规则分布的状况，其原因只能是“其他宇宙”施加的引力所致。但这个“有力”的证据也已经遭到质疑。迄今，多重宇宙论仍是个颇富争议的话题。
总编辑圈点
虽然我们此时此刻看不见另一个自己，但换一个地方或者简单地在原地等上足够长的时间，也许真的会出现其他宇宙“泡泡”，让我们遇见一个超乎想象的世界——随着物理学前沿的不断扩张，很多推断看上去不仅疯狂，而且违反直觉，但科学让我们相信，有时必须打破常规，疯狂一回。多重宇宙理论自打被提出后一直遭受各种质疑，有关它的话题却总使人感到无比兴奋。期待这项新研究再次点燃有关“其他宇宙”的各种想象力，带给我们更加大胆的猜想。
[中科网-科技日报]
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中国最新研究表明大爆炸前宇宙或源自收缩时空 内在动力无解
科技日报讯(记者 马爱平)7月18日，从中国科学院高能物理研究所获悉，该所研究员夏俊卿、副研究员李虹、研究员张新民与加拿大麦吉尔大学博士蔡一夫组成的宇宙学研究团队在宇宙微波背景辐射和早期宇宙研究方面取得了新的进展，利用最新的宇宙学观测数据发现，大爆炸前宇宙或源自收缩时空，相关成果发表在物理国际权威期刊《物理评论快报》上。
据了解，2014年3月18日，哈佛-史密森天体物理中心声称，南极BICEP2望远镜首次探测到来自宇宙大爆炸的原初引力波疑似信号。当代宇宙学研究表明，宇宙在极早期曾经历过短暂的剧烈膨胀过程，称之为暴涨，而原初引力波正是时空在这一时期产生的涟漪。在此理论框架下，宇宙学家相信原初引力波会在宇宙微波背景辐射中留下特殊的极化B模式信号，这一信号很可能正是最近BICEP2望远镜探测到的。然而，这一结果与去年欧洲空间局Planck实验卫星公布的第一批观测结果存在着冲突。这意味着，要么实验数据的准确性有待商榷，要么有可能揭示了宇宙早期相关新物理的冰山一角。
高能所宇宙学研究团队在中组部“青年千人”计划、国家科技部“973”计划、国家自然科学基金委和中国科学院先导专项B的大力支持下，对最新的BICEP2的实验数据与之前的Planck卫星数据进行深入细致的分析，在相关宇宙学模型整体拟合工作的基础上，提出利用“精灵反弹暴涨模型”来为BICEP2与Planck实验观测提供统一的诠释。
夏俊卿说，基于该模型预言的宇宙微波背景辐射温度各向异性功率谱的压低效应，使得两个实验观测在原初引力波上的结果趋于一致。这解释了BICEP2和Planck实验结果不一致的原因，同时，原本这两个实验给出的结果是有冲突的，一旦使用该模型，原本数据结果之间的冲突就不存在了。此外，该模型还预言了宇宙微波背景辐射极化B模式功率谱的压低效应，这一效果可被将来的宇宙微波背景辐射实验所检验。
“一个理论是否正确需要众多实验来检验，这个模型解释了BICEP2和Planck的实验，但该模型还提出一些新的效应可以被其他实验所检验，来告诉宇宙早期是不是就是这个模型所描述的那样。”夏俊卿说。
宇宙早期相关问题是当前物理学和天文学的一大热点课题。多年来，该宇宙学研究团队针对这一课题攻坚研究，逐渐建立起了一套“精灵反弹宇宙学”的理论新体系,并基于有效微扰场论的方法分析研究了来自宇宙创生时的扰动信息。该体系表明，在大爆炸之前宇宙源自于一个收缩的时空，在极端的高能环境下宇宙的动力学会由于时空的量子行为而发生改变并触发了大爆炸，因此这一学说有效解决了宇宙创生那一刻的时空奇点，夏俊卿说，时空奇点是一个体积无限小、密度无限大、时空曲率无限大的点，根据广义相对论，在大爆炸发生以前，字宙的初始状态为一奇点。此外，该体系又详细分析了该模型在宇宙微波背景辐射中的可观测信号，并在国际权威综述期刊《物理评论》上全面评述了精灵宇宙学。
夏俊卿说，宇宙学是当前基础理论研究中的热门方向，近年来，在一系列高精度实验项目的推动下，宇宙学的研究，特别是宇宙微波背景辐射，取得了巨大的进展，多次获得了诺贝尔物理学奖。目前，世界各国都在大力开展宇宙学相关的理论研究和大型地面、空间实验观测项目。大力推动宇宙学研究的发展，可对一个国家的基础研究教育起到重要的引导作用。
[中国科技网-科技日报]