最新研究報(bào)告宇宙可能不是像床單一樣扁平 而是像一個(gè)巨大的充氣氣球

文章來源：新浪科技

北京時(shí)間3月30日消息，據(jù)生活科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，宇宙空間是什么形狀?我們所知道任何宇宙形狀都可以是錯(cuò)誤的，依據(jù)一項(xiàng)最新研究，宇宙可能不是像床單一樣扁平，而是像一個(gè)巨大的充氣氣球。

這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在11月4日出版的《自然天文學(xué)》雜志上，該研究報(bào)告源自宇宙微波背景(CMB)的相關(guān)數(shù)據(jù)，宇宙微波背景是大爆炸的微弱回聲，但并不是任何人都對(duì)這項(xiàng)最新研究信服，該研究基于2018年發(fā)布的數(shù)據(jù)，與多年以來的傳統(tǒng)觀點(diǎn)相悖，也與近期另一項(xiàng)基于相同宇宙微波背景數(shù)據(jù)集的研究不一致。

依據(jù)這項(xiàng)最新研究，如果宇宙形狀是彎曲的，那也是平緩地彎曲結(jié)構(gòu)，這種平緩的彎曲結(jié)構(gòu)對(duì)人類生活、太陽系甚至銀河系的運(yùn)行并不重要，但是在銀河系之外深邃黑暗的宇宙空間，天體保持著直線運(yùn)行，最終將繞圈循環(huán)，并回到最初的起始點(diǎn)。宇宙學(xué)家稱這種想法為“封閉宇宙”，它已存在了一段時(shí)間，但它不符合現(xiàn)有的宇宙運(yùn)行理論，因此在很大程度上不被人們接受，取而代之的是一個(gè)“平坦宇宙”概念，宇宙向各個(gè)方向沿伸且沒有邊界，自身不進(jìn)行回路循環(huán)。

目前，宇宙微波背景最佳測(cè)量的異常數(shù)據(jù)資料提供了宇宙是封閉結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)(但并不是絕對(duì)證據(jù))，封閉宇宙和開放宇宙的區(qū)別有點(diǎn)像被拉伸的平板和膨脹的氣球，無論是哪種情況，整個(gè)宇宙都處于膨脹之中。當(dāng)某個(gè)平面結(jié)構(gòu)被拉伸時(shí)，該結(jié)構(gòu)上的每個(gè)點(diǎn)都保持直線彼此遠(yuǎn)離;當(dāng)宇宙膨脹時(shí)，其表面每個(gè)點(diǎn)都彼此遠(yuǎn)離，但是這個(gè)球狀宇宙的曲率將使該運(yùn)動(dòng)的幾何結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。

研究報(bào)告合著作者、羅馬智慧大學(xué)宇宙學(xué)家阿里桑德羅·梅奇里(Alessandro Melchiorri)稱，這意味著如果有兩個(gè)光子，它們?cè)诜忾]宇宙中平行移動(dòng)，最終會(huì)相遇在一起。

在開放、平坦的宇宙概念中，光子在不受干擾的情況下，會(huì)沿著它們的平行方向運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)相互作用。

梅奇里說：“傳統(tǒng)宇宙模型是不斷膨脹的，暗示著宇宙應(yīng)當(dāng)是平坦結(jié)構(gòu)，追溯至宇宙膨脹之初，在大爆炸后最初的0.0000000000000000000000001秒，依據(jù)這個(gè)最新模型，將呈現(xiàn)一個(gè)難以置信的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，宇宙從最初那個(gè)無限小的點(diǎn)開始增長(zhǎng)，以指數(shù)級(jí)迅速膨脹，這個(gè)超快膨脹的物理結(jié)構(gòu)這是一個(gè)平坦的宇宙。

這是多數(shù)專家認(rèn)為宇宙是平坦結(jié)構(gòu)的第一原因，梅奇里說：“如果宇宙不是平坦結(jié)構(gòu)，你必須‘微調(diào)’原始機(jī)制中的物理原理，使其完全吻合，并在此過程中進(jìn)行無數(shù)次其他運(yùn)算，這可能是揭曉宇宙結(jié)構(gòu)的必要環(huán)節(jié)。”

因?yàn)橛钪姹尘拜椛浯嬖诋惓?，它是我們?cè)谟钪嬷杏^測(cè)到最古老的現(xiàn)象，是由周圍的微波光構(gòu)成，當(dāng)人們將恒星、星系和其他干擾阻擋在外時(shí)，它就會(huì)充滿整個(gè)空間。它是關(guān)于宇宙歷史和行為的最重要數(shù)據(jù)來源之一，因?yàn)橛钪姹尘拜椛涮爬狭?，并且遍布整個(gè)宇宙。依據(jù)最新數(shù)據(jù)資料，宇宙背景輻射的“引力透鏡效應(yīng)”比預(yù)期的更多，這意味著引力對(duì)宇宙微波背景輻射的彎曲作用似乎比現(xiàn)有物理學(xué)所解釋的更顯著。

研究小組使用的數(shù)據(jù)源自2018年普朗克實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)歐洲航天局實(shí)驗(yàn)，能夠比以往任何時(shí)候更詳細(xì)地繪制宇宙微波背景輻射。

為了解釋宇宙額外的透鏡效果，普朗克實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在該宇宙結(jié)構(gòu)模型中加入一個(gè)額外變理，科學(xué)家稱其為“透鏡”，梅奇里說：“這是你的手放入其中，試圖解釋你所看到的事物，這與物理學(xué)沒有關(guān)系，意味著在愛因斯坦相對(duì)論中沒有透鏡參數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)人們可以用一個(gè)正彎曲宇宙概念來解釋‘透鏡’，這是一個(gè)能用廣義相對(duì)論說明的物理解釋。”

梅奇里指出，研究小組的解釋并不是結(jié)論性的，依據(jù)該小組的計(jì)算結(jié)果，普朗克數(shù)據(jù)指向一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差3.5西格瑪?shù)姆忾]宇宙，西格瑪是一種統(tǒng)計(jì)測(cè)量單位，意味著計(jì)算結(jié)果99.8%的可信度不是隨機(jī)的，該數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于物理學(xué)家通常所提及的5西格瑪標(biāo)準(zhǔn)。

但是一些宇宙學(xué)家表示，還有更多的環(huán)節(jié)存在疑問，需要進(jìn)一步研究分析。斯坦福大學(xué)宇宙學(xué)家安德烈·林德(Andrei Linde)表示，《自然天文學(xué)》雜志上這篇最新論文，并未考慮到10月1日發(fā)表的另一篇重要論文結(jié)論。

在該研究論文中，英國(guó)劍橋大學(xué)宇宙學(xué)家喬治·埃夫斯塔西奧(George Efstathiou)和史蒂芬·格拉頓(Steven Gratton)也參與了普朗克合作項(xiàng)目，他們的研究數(shù)據(jù)范圍比《自然天文學(xué)》雜志發(fā)表的論文更小，他們的分析也基本支持了一個(gè)曲面宇宙的觀點(diǎn)，但與梅奇里等人所分析的更多普朗克數(shù)據(jù)相比，他們的統(tǒng)計(jì)可信度更低很多。當(dāng)埃夫斯塔西奧和格拉頓將這些數(shù)據(jù)與其他早期宇宙的數(shù)據(jù)集一起研究時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)這些證據(jù)均指向一個(gè)開放的平面宇宙。

同時(shí)，埃夫斯塔西奧和格拉頓所依據(jù)的普朗克數(shù)據(jù)太少，他們的研究是基于改良版的普朗克數(shù)據(jù)，而不是600多名物理學(xué)家審查通過的公共數(shù)據(jù)。埃夫斯塔西奧在研究過程將部分普朗克數(shù)據(jù)直接引用，他指出，如果宇宙的彎曲的，這與早期宇宙的其他數(shù)據(jù)集相矛盾，并且與觀測(cè)到的宇宙膨脹率存在差異。

目前，梅奇里承認(rèn)封閉宇宙模型將對(duì)物理學(xué)帶來很多疑問，他說：“我不想說自己相信存在一個(gè)封閉宇宙，我保持中立觀點(diǎn)，最終的研究結(jié)果將建立在可信度數(shù)據(jù)之上，在研究過程中我們必須非常謹(jǐn)慎，努力尋找出造成這個(gè)差異的具體原因。