爱因斯坦预言的引力波是宇宙万物的来源?新理论挑战大爆炸模型
一项关于宇宙起源的全新突破性理论指出,引力波 —— 即阿尔伯特・爱因斯坦在 1915 年首次预言的时空微小涟漪,可能是宇宙物质的“源头”,并最终催生了星系、恒星与行星。
该理论旨在摒弃标准大爆炸理论中一系列具有推测性的可调参数。
这些参数可被随意修改的特性本身就存在争议:这意味着科学家无法判断某一宇宙起源模型是真正能预测现代宇宙的观测结果,还是仅仅为了贴合现有观测图景而“量身调整”。
“数十年来,宇宙学家一直在研究‘暴胀范式’模型。该模型认为宇宙曾以惊人速率膨胀,并能解释我们如今观测到的一切现象。”
巴塞罗那大学的研究团队负责人劳尔・希门尼斯向 Space.com 介绍,“而我们的新模型提出,时空本身的自然量子振荡 —— 也就是引力波,足以引发微小的密度差异,正是这种差异最终孕育了星系、恒星和行星。”
帕多瓦大学的团队成员达尼埃莱・贝尔塔卡也表示:“暴胀范式能够解释为何我们的宇宙具有高度均匀性和各向同性(即各个方向上物质数量与密度均相同),同时也能说明原初密度的量子起源涨落,是由标量场真空涨落的放大所产生。
这一点至关重要,因为正是这些原初量子涨落,构成了我们如今所见宇宙整体结构的‘种子’。但问题在于,这一理论包含过多‘自由’或‘可调’参数,它们可被随意设定。
在科学研究中,过多的灵活性反而可能成为问题。因为这会让我们难以判断,一个模型是真正在进行预测,还是在事后根据观测数据进行‘马后炮’式的调整。”
该团队提出的模型,以一种名为“德西特空间”的膨胀宇宙状态来描述初始宇宙暴胀。研究人员解释,这种空间可被视为“引力子”的凝聚态 —— 引力子是一种假设粒子,其传递引力的方式,与光子作为电磁力的‘信使粒子’(即规范玻色子)传递电磁力的方式类似。
当德西特时空处于近平衡状态时,量子效应会变得极强,使宇宙转变为混沌的量子系统,此时德西特时空便会完全衰变。
这一整套模型仅依赖单一能量尺度,而该尺度能够解释宇宙演化的所有预测结果。
这一设定使得模型不再需要一系列假设性的场与粒子,例如“暴胀子”场 —— 在部分大爆炸模型中,暴胀子场是一种具有高势能的假设场,能在早期宇宙中产生排斥力,从而引发快速的指数级暴胀。
与之不同,在新模型中,作为时空本身自然量子振荡的引力波,已足以产生密度涨落,而这种涨落正是物质形成星系、恒星、行星等结构的关键。