宇宙如同神秘博士的时光机!!

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 分享到_微信朋友圈:

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 在大的时空尺度下来看我们的宇宙,会发现星系团或超星系团之间存在巨大空洞

  《神秘博士》是一部由英国广播公司制作的科幻题材电视剧,这部长寿电视剧已经在电视荧幕上播放了50多年。此片讲述的是一位名为“博士”的神秘外星旅行者与他的伙伴穿越时间和空间,一起去探索未知、惩恶扬善和拯救世界等故事。这位神秘博士所使用的这个时光机的外形酷似一个警用电话亭,可以把乘客传送到任何时间中宇宙里的任何位置,另外它还有一个特点,那就是它的内部实际上比从外面看起来大得多。

  现在物理学家发现我们的宇宙可能与这个时光机一样,一些时空区域的内部实际上比从外面看起来大得多。这个理论可以解决宇宙学中的一大谜团—为什么我们的宇宙在加速膨胀。

  加速膨胀的宇宙

  首先我们来简单介绍一些背景资料。物理学家知道宇宙在膨胀差不多已经有一个世纪了,不过他们最近几十年才知道,我们的宇宙不仅在膨胀,而且在加速膨胀。也就是说,更远的星系离开我们的加速度比我们附近星系的加速度要大很多,距离越远加速度越大。

  这种现象太奇怪了,物理学家完全没有预料到这种现象。根据目前最简单也是最流行的标准宇宙模型,我们的宇宙应该会因引力的作用而减慢膨胀,然后停止并开始坍缩。但实际情况正好相反,近几年的观测结果暗示,好像有种神秘的力量在使我们的宇宙加速膨胀。这是怎么一回事儿呢?

  许多物理学家带着狂热的激情开始了对这种现象的探讨。一种观点认为,引力的强度在宇宙更大的时空尺度下会变得更加微弱,这样引力就无法阻止物质越飞越快了。另一种观点认为,宇宙之所以加速膨胀是因为宇宙中的那些暗能量在起作用。暗能量被认为是无处不在,具有负压强,能使物质加速分开的一种能量。而这是目前被广泛接受的一种观点。

  还有一种观点就是本文所要说的,那就是宇宙的膨胀根本没有加速,只不过对于我们来说,宇宙看起来像是在加速膨胀中。

  里大外小的时空

  来自芬兰赫尔辛基大学的科学家们提出了一个新的观点,他们认为宇宙中的一些区域如同神秘博士的时光机一样,内部实际上比从外面看起来大得多,这就会产生一种幻觉,使得我们认为宇宙好像在加速膨胀。他们把这样的时空区域称为“时光机时空区域”。

  他们所采用的理论就是上面提到的标准宇宙模型,把宇宙中的某些区域用体积更大,但表面却没有变化的时空区域,即时光机时空区域来替代。这个替代过程可以通过一个在二维空间中的例子来说明。在一个二维平面上,有一个圆形区域,它的面积就是圆的面积。如果我们用同样直径的半球面来替代,那么虽然这个半球面的直径和周长与原来平面上的圆形一样,但它的面积却比原来的圆形大。就像一只蚂蚁,它在平面上围着半球的周长走一圈,发现和原来圆的周长一样。但它横穿半球可比横穿圆远多了。也可以说,在里面看这个半球面会比在外面看大得多。

  这些科学家计算了如果我们的宇宙包含了时光机时空区域会是什么样子。结果发现,如果宇宙处在膨胀中,那些时光机时空区域会膨胀得更快,看起来整个宇宙好像在加速膨胀中。

  不仅这样,他们还发现宇宙中的时光机时空区域的物质密度很低,就像是天文学家常常说的 “巨洞”。什么是“巨洞”呢?当我们在大的时空尺度下来看我们的宇宙,会发现星系团或超星系团之间存在巨大空洞,没有任何星系,这就是“巨洞”。例如现在室女座超星系团中有一个尺度达上亿光年的无星系的“巨洞”。科学家们

  推测这些“巨洞”也许就是时光机时空区域。

  光线走曲线?

  但是这种新的理论并不是完美无缺的。如果光线经过时光机时空区域,根据广义相对论,光会因为其曲率的变化而产生巨大的偏斜,就好像在平面的圆形里,光线走的是直线;而在半球面,光线沿着球面走,走的是曲线。而光线走曲线这种现象并没有被天文学家观测到。赫尔辛基大学的科学家们解决这个问题所采用的方法与许多其他同行们采取的方法一样—他们决定暂时忽略这个问题,并假设光线经过时光机时空区域时仍按原来的方向走。

  虽然这种新的理论存在些问题,但它的确为困扰科学界多年的问题提供了一种解决方案。为什么宇宙在加速膨胀?答案是它没有真的在加速膨胀。不过那些科幻爱好者肯定更想知道,时光机时空区域是否可以在更小的尺度下存在,尤其是小到如同《神秘博士》中时光机大小的尺度。当然,科学家还会继续对时光机时空区域做相关研究的。

    
    

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