2013年8月20日 星期二

最新研究成果或顛覆「宇宙膨脹」理論






宇宙大爆炸膨脹理論是目前科學界對於宇宙空間起源最為主流的看法,但近日一項最新研究卻有望改寫宇宙大爆炸之後的歷史,倫敦科學博物館外部事務主任科學家羅傑·海菲爾德這樣說道。宇宙學家時不時覺得需要重新思考宇宙。例如,在過去的一個世紀裡,他們將宇宙比作一個膨脹的氣球,上面裝飾滿星系。現在一名理論物理學家提出了一個異教般的觀點,即宇宙可能根本不在膨脹。

埃德溫·哈勃在20世紀20年代的研究分析了星系的組成原子吸收或者釋放的光,主要關注於光的特徵或者頻率。他知道如果星系遠離我們,那麼這些光的頻率將朝光譜的紅色末端流動,就像我們聽到警笛聲遠離時音調會降低。望遠鏡的觀測結果顯示大多數星系會表現出“紅移”,並且隨著星系變得更加遙遠,紅移的程度會增加。因此研究人員據此認為宇宙正處在不斷的膨脹中。

雖然這個觀點聽上去非常有道理,似乎完全解釋宇宙本質、起源和命運,但近日德國海德堡大學的克里斯托弗·威特瑞奇教授發表的一篇新文章挑戰了這種傳統思考方式。他指出原子釋放的光也受到它們的組成粒子,也即電子的質量的支配。如果原子質量增加,那麼吸收和釋放的光將朝光譜的藍色部分流動,反之則朝紅色部分流動。

由於光的頻率或者稱“音調”會隨著質量的增加而增加,威特瑞奇教授辯論稱在很久以前原子質量可能非常低,如果質量在持續增加,那麼古老星系的顏色將表現出紅移——而紅移的程度取決於它們距離地球有多遠。“我的同事尚未發現這一理論存在任何瑕疵,”威特瑞奇說道。

“我並沒有發現威特瑞奇教授的數學處理存在任何瑕疵,20年前曾出現了這個觀點的初步版本,我認為探索宇宙膨脹的替代性觀點非常迷人,宇宙的進化就像彈鋼琴,從低音調逐漸過渡到高音調。”英國聖安德魯斯大學研究引力替代理論的宇宙學家趙洪生教授說道。

對於自己的研究標誌著兩種不同觀點的改變,威特瑞奇教授表現出超然甚至是幽默的態度。這兩種觀點代表了對現實的不同觀點:要不就是星系之間的距離在增加,正如傳統觀點裡所描述的,或者原子的大小在縮減從而增加了自身的質量;或者是這兩種情況的複雜結合。威特瑞奇的觀點的優勢之一在於它能夠在時間的起始處擯棄奇點,也即物理學原理瓦解的轉折點,的物理現象。宇宙大爆炸在遙遠的過去裡已經變得模糊不清:“宇宙鋼琴”的第一個音符太漫長太低沉了。

歐洲核子研究委員會(CERN)的物理學家、英國科學博物館現代科學的哈里·克里夫認為,粒子質量增加產生的效應類似於時空膨脹,這非常不可思議令人震驚。“利用兩種不同的方法思考同一問題往往會引發新的見解。” 克里夫說道,“例如弦理論都是類似這樣的'二元性',這使得理論學家能夠選擇使得計算更加簡單的觀點。”

如果威特瑞奇教授的觀點是正確的,它將為思考宇宙的新方式鋪平道路。如果幸運的話,我們或可能獲得革命性的新觀點,正如一個世紀前哈勃提出的觀點一樣。



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