宇宙大爆炸後70億年里一直猛踩剎車減速,70億年後又一直猛踩油門加速

上世紀九十年代,美國和澳大利亞的兩組天文學家分別觀察了離地球遠近各不相同的約50個Ia型超新星(這種超新星亮度恆定,被稱為標準燭光,用於星系測距,相關知識見《近地白矮星即將死而復活,摧毀地球臭氧層,人類何去何從?》)爆發,計算出每顆超新星的距離及遠離我們的速度,發現一個出乎意料的驚人發現:以前以為大爆炸後宇宙一直在勻速膨脹,結果宇宙卻和我們開了個大大的玩笑,爆炸後70億年里一直猛踩剎車減速,70億年後又一直猛踩油門加速。科學家們一時面面相覷,搞不清楚宇宙在搞什麼名堂,它的剎車和油門究竟是什麼機制在作祟?  隨著研究的逐步深入,一個全新的理論被提出來,整個宇宙浸泡在一種新的「以太」物質——希格斯場中,宇宙就像一個巨大的粘稠的希格斯海洋,各種粒子在希格斯海中運動並被賦予質量,而光子則可自由穿行,沒有質量。比如當你舉起手臂的時候,你會感覺一種阻力,那是因為你手臂里的所有粒子都在希格斯海洋中運行,被賦予了質量,你需要用力去克服質量的拉扯。希格斯機制預言存在希格斯粒子,這種粒子質量極大,由於它被認為是一切物質質量的來源,所以又被稱為上帝粒子。有一段時間傳言這種粒子會產生真空泡泡,以光速擴散,摧毀整個宇宙,引起人們恐慌。其實大家大可安心吃飯睡覺,根據這個理論,宇宙的大小几乎是無窮無盡的,如果非要做個比喻,我們現在最先進的望遠鏡能觀察到的可視宇宙直徑大約920億光年,和整個宇宙比起來,也不過是一顆塵埃之於地球。在這顆塵埃之外的任何地方產生的真空泡泡,根本就不可能到達這顆塵埃的中心——我們的地球。歐洲核子研究組織正式確認發現了希格斯粒子,這種理論更加引人關注。

  宇宙大爆炸時期的希格斯場被稱為暴脹場,具有大到無法想像的能量和負壓強,產生排斥性的萬有引力,儘管這種引力只存在了10^-35秒,其巨大的力量卻使宇宙瞬間膨脹到令人難以想像的程度,就像一個分子大小的物質在千億億億分之一秒的時間內,膨脹到比銀河系還大。暴脹場釋放的能量轉化成普通的粒子和輻射,宇宙中開始生成星雲、星系及恆星等物質。已被愛因斯坦懊悔是他一生最大錯誤的宇宙常數,在這個理論中復活了,不過性質已經有所改變,宇宙常數產生的是具有排斥性萬有引力的暗能量。在排斥性萬有引力和物質引力的雙重作用下,暴脹後的宇宙開始減速膨脹,就這樣一直過了七十億年。  七十億年後,由於宇宙中物質日漸分散,萬有引力逐漸變弱,而由宇宙常數所產生的暗能量密度卻大致保持不變,排斥性萬有引力開始佔據上風,從而導致宇宙開始加速膨脹。這種膨脹可能會一直持續到所有星系、恆星系都被撕裂,最後甚至連小小的原子也無法逃脫厄運。和宇宙最後發生大坍縮重新成為一個奇點的理論相比,這個預言非常令人厭惡。  這種基於希格斯場的暴脹理論正在逐步完善,最終能不能成為解釋宇宙暴脹的標準理論,究竟能不能得到大多數人的認可,還需要科學家們的艱辛努力。


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