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S-膜拯救了一切

2020-09-04 宇宙结构

S-膜拯救了一切

在过去几年中,火宇宙理论的支持者试图匹配暴胀理论所解释的观测结果。在最近的一次尝试中,为了克服前述的障碍,使火宇宙理论至少在某种程度上得到尊重,一个研究团队使用的正是S膜(S-brane)。

你应该听说过弦理论,它是理论物理学的一支,结合了量子力学和广义相对论。在弦理论的宇宙中,每个粒子都是微小的、振动的弦。几年前,理论物理学家们意识到,弦不一定是一维的。他们将多维的弦就称为“膜”(brane)。

大爆炸和宇宙膨胀的图解。对于宇宙的最终结局,弦理论或许能为我们提供线索

至于“S-膜”,弦理论中的大多数膜都可以在时空中自由地漫游,但是假想的S-膜只能在非常特殊的条件下瞬间存在。

在这个新的火宇宙理论场景中,当宇宙在其最小、最密的状态下,S-膜出现,使一个充满物质和辐射的宇宙再次扩张(一场大爆炸),与此同时,温度和压力发生了微小变化(导致宇宙初期图像中出现众所周知的斑点)。这便是加拿大麦吉尔大学物理学系三位物理学家所提出的新观点。他们的研究结果于7月发表在预印本网站arXiv上,还有待同行评审。

这个观点正确吗?目前还无法知晓。近年来,弦理论的基础似乎显得十分薄弱,因为在大型强子对撞机上进行的实验中一直未能找到任何关于超对称理论的线索,而超对称理论是弦理论的关键基础。另一方面,S-膜的概念本身在弦理论界还存在争议,因为研究者并不确切地知道膜是否会被允许在一个时刻存在。

还有一个事实是,正如我们所知,宇宙不仅在膨胀,而且是在加速膨胀,没有任何迹象表明它在短期内会减速(更别说坍缩了)。要弄清楚有什么因素会导致宇宙膨胀“刹车并掉头”,目前看来还十分棘手。

尽管如此,火宇宙理论(和其他理论)的观点还是值得探索的,因为宇宙的最初时刻为现代物理学提出了一些最令人困惑和最具挑战性的问题。

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