淘宝app网站建设,做网页设计可以参考哪些网站,做网站的人,nuxt做多页面网站图片来源#xff1a;Samuel Velasco/Quanta Magazine最近#xff0c;科学家通过复杂的计算机模拟发现#xff0c;除了宇宙暴胀#xff0c;宇宙收缩同样可以创造出今天我们所见宇宙的种种特征。并且在循环宇宙中#xff0c;膨胀和收缩会交替进行。在这个理论中#xff0c;… 图片来源Samuel Velasco/Quanta Magazine最近科学家通过复杂的计算机模拟发现除了宇宙暴胀宇宙收缩同样可以创造出今天我们所见宇宙的种种特征。并且在循环宇宙中膨胀和收缩会交替进行。在这个理论中宇宙无始无终。来源数学中国撰文丨Samuel Velasco翻译丨张露丹编辑丨杨心舟目前科学家通常是这样描述宇宙诞生的模样大约140亿年前宇宙出现了大量不知何处而来的能量。宇宙在短时间内开始急剧扩张能量的爆发让宇宙像气球一样膨胀。这次扩张将宇宙中任何大尺度上存在曲率的地方都拉平了这也形成了今天我们所看到的结果宇宙可能是一个平坦的几何结构。尽管也有理论认为宇宙可能是封闭的球状物质彻底地混合在一起以至于宇宙看起来几乎没有明显特征。在宇宙各处恒星与星系从成团的物质中产生了它们也成为了本该光洁无暇的宇宙画布上不起眼的尘埃。宇宙暴胀理论对这一现象进行了阐述该理论与迄今为止所有观测都相符大多数宇宙学家都对此表示认同。不过也有人发现暴胀理论的一些推论会令人困惑。大部分区域的时空都在不停地迅速膨胀。结果是暴胀不可避免地会产生多重宇宙即包含了无限多的“口袋宇宙”。一些批评者认为暴胀理论能用来预测任何事而这也相当于它最终什么都预测不了。“暴胀理论并不像预期的一样奏效。”保罗·斯坦哈特Paul Steinhart说道他是暴胀理论的创始人现在却成为该理论最著名的批评者之一。近年来斯坦哈特和其他人已经着手提出一套关于宇宙形成的不同理论。他们重拾起循环宇宙的观念宇宙在周期性地扩张与收缩。他们希望能够摆脱宇宙大爆炸的桎梏再现我们今天所见的平坦而光滑的宇宙。最近斯坦哈特与一些专攻引力计算模型的研究者展开了合作他们分析了一个坍缩的宇宙是如何改变其自身结构的。并且研究最终发现坍缩宇宙的收缩程度能超过膨胀程度。不管宇宙在收缩前看起来多么奇异扭曲宇宙坍缩都能够极大地抹平大部分的宇宙原始褶皱。压缩视野在过去一年半时间里斯坦哈特和德国马克斯·普朗克研究所的宇宙学家安娜·伊尧什Anna Ijjas合作提出一种新奇的循环宇宙或者说“火宇宙”观点——这一理论认为不经过坍缩也能实现宇宙重生。当人们试图将宇宙膨胀与收缩可视化时常常将宇宙描述成气球并且用一个“宇宙标度因子”来描述宇宙尺寸变化。此外还存在另一个测量标尺——哈勃半径也就是我们能见的最大距离不过其一直备受冷遇。在广义相对论方程中两个尺度因子会各自独立演化并且你可以通过改变任何一个因子来使宇宙变得平坦。你可以想象有一只蚂蚁处于一个气球上。暴胀就像吹气球宇宙在膨胀阶段变得光滑与平坦。而循环宇宙在收缩过程也能保持光滑。在这一阶段气球会平缓地收缩而该过程的大多数事件主要在视界边缘发生。这就像那只蚂蚁通过一个功能日益强大的放大镜观察万物但它能看见的距离在收缩因此它所处的世界就会逐渐失去特征。斯坦哈特和他的搭档设想了一个可能已扩张了一万亿年的宇宙该过程会被一种无所不在的也是假设的能量场所驱动。现在我们会将这种场的活动归因于暗能量当能量场最终变得稀疏宇宙开始平缓地收缩。经过数十亿年一个收缩的标度因子把万物都拉得更近了一些但没有收缩到一个点。而此时宇宙剧烈的改变来自哈勃半径它会迅速变化最终变得极小。宇宙的收缩给能量场重新蓄能令宇宙变热并且使其中的原子蒸发。紧随其后是一次向外反弹扩张而宇宙再次循环获得重生。在这一反弹模型中极小的哈勃半径保证了宇宙能维持光滑和平坦。暴胀令宇宙中许多初始的不平整之处膨胀变为真实而庞大的多重宇宙而缓慢的收缩却会挤压并最终让它们消失。最终留下的将会是一个无始无终没有大爆炸奇点也没有多重宇宙的宇宙。任意宇宙到我们的宇宙现在宇宙暴胀与宇宙反弹理论都面临一项挑战那就是它们需要证明无论宇宙是怎样开始的两项理论中的能量场是能造就现今宇宙的。伊尧什和斯坦哈特经常批评暴胀理论只在特殊情况下才成立比如其能量场需要在无显著特征和位移极小的情况下形成。理论物理学家已经彻底地研究了这些情况部分是因为这些是唯一用黑板和数学就能解决的例子。据伊尧什与斯坦哈特发布的两篇预印稿的描述他们的研究团队在最近的计算机模拟中用平缓收缩模型对一系列初生宇宙进行了测试这些运算对于纸笔分析来说太过庞大。通过引入普林斯顿大学一位专攻广义相对论计算模型的理论物理学家弗朗斯·普里托里厄斯Frans Pretorius的代码合作团队探索了不同能量场下宇宙收缩的情况包括扭曲隆起的场在错误方向上移动的场甚至两部分各朝相反方向剧烈移动的场。而几乎在所有情况下收缩过程都会迅速产生一个跟我们的宇宙一样的宇宙。“你只要让模型自然运行宇宙在缓慢收缩后就变得非常平坦和光滑。”斯坦哈特这样说道。凯蒂·克劳夫Katy Clough牛津大学一位专攻广义相对论数值解法的宇宙学家称这一次新模拟“非常全面”。但她也提示这类分析确实是最近有了先进的计算能力才得以实现而暴胀理论可以处理哪些条件其完整范围仍是未知的。“这项理论已经完成了一半工作但它仍需更多证据”她说。尽管对于伊尧什和斯坦哈特的模型的兴趣各有不同大多数宇宙学家依旧认同暴胀理论不会这样就轻易被扳倒。“平缓收缩理论当下并不是能与其匹敌的竞争者。”纽约大学的宇宙学家格里高利·加巴达泽Gregory Gabadadze表示。伊尧什和斯坦哈特接下来将继续充实反弹模型——这是一个更复杂的研究对象其中需要引入全新的相互作用来将万物再次推开。伊尧什现在已经想到了一种反弹理论可以通过一种新的物质与时空相互作用来改进广义相对论并且她推测这其中还存在其他机制。她计划马上用计算机来测试这一模型来理解这一作用的更多细节。研究团队希望利用反弹模型将收缩与膨胀阶段结合起来后能找到一些能供天文学家观测的独特特征。 尽管目前合作团队还没有完善循环宇宙的所有细节但斯坦哈特仍然非常乐观他坚信循环宇宙不久之后就能成为多重宇宙的替代理论。“我最担心的阻碍已经被克服了”他说“我再也不会为此晚上睡不着觉了。”原文链接https://www.quantamagazine.org/big-bounce-simulations-challenge-the-big-bang-20200804/未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
