據(jù)英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站報(bào)道,在宇宙的一側(cè),理論中的宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景(CMB)輻射的溫度波動(dòng)更大,科學(xué)家們對(duì)此一直百思不得其解?,F(xiàn)在,兩名宇宙學(xué)家表示,這種溫度波動(dòng)偏差或許預(yù)示著宇宙可能是彎曲的(類似于馬鞍)而非平的。如果這一說法是正確的,那么它將顛覆人們根深蒂固的“宇宙是平的”這一觀念。
美國(guó)航空航天局(NASA)的威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)的目的是探測(cè)宇宙大爆炸后殘留的輻射熱,2004年,WMAP提供的測(cè)量結(jié)果首次表明,人們生活在一個(gè)不均衡的宇宙中。有些專家認(rèn)為,這或許是一個(gè)系統(tǒng)錯(cuò)誤,可以被WMAP的繼任者——?dú)W洲航天局的普朗克太空探測(cè)器提供的更精確的觀測(cè)結(jié)果糾正。但今年年初,普朗克探測(cè)器提供的結(jié)果也證明了這種不對(duì)稱性。
為了解釋這種不對(duì)稱性,英國(guó)愛丁堡大學(xué)的安德魯·利德爾和瑪麗娜·科爾特斯提出了一種新的暴脹理論。
科學(xué)家們假設(shè),大爆炸后,宇宙就開始快速膨脹,這段時(shí)期被稱為暴脹期。最簡(jiǎn)單的暴脹理論認(rèn)為,宇宙是平的,其暴脹主要由名為暴脹的量子場(chǎng)所驅(qū)動(dòng),暴脹有兩方面的作用:它觸發(fā)宇宙初期快速膨脹并產(chǎn)生微小的密度波動(dòng),密度更大的區(qū)域會(huì)吸收更多物質(zhì)并最終形成現(xiàn)在的星團(tuán)和星系。
但這一理論無(wú)法解釋宇宙的不均衡性,只能作為一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上的大概。利德爾表示,如果宇宙微波背景輻射中的不均衡并非統(tǒng)計(jì)學(xué)上的大概,那么,它們有望提供一個(gè)新窗口,讓我們管窺早期宇宙的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
因此,他們對(duì)暴脹理論進(jìn)行了修改,引入了第二個(gè)量子場(chǎng)——彎曲場(chǎng)(curvaton)。他們認(rèn)為,暴脹場(chǎng)只是驅(qū)動(dòng)了宇宙的快速膨脹;而彎曲場(chǎng)則導(dǎo)致“嬰兒宇宙”出現(xiàn)密度波動(dòng)。如果宇宙空間在更大尺度上有微小的負(fù)曲率的話,可以觀察到這種波動(dòng),這或許表明,宇宙是彎曲的而非平的。宇宙微波背景中的溫度偏差或許源于引入了彎曲場(chǎng)的宇宙缺乏一致性。
北卡羅來(lái)納大學(xué)的理論學(xué)家阿德里安娜·埃里科克并沒有參與該研究,她表示,最新模型首次從基本原理方面解釋了宇宙的不均衡性。其實(shí),早在2008年,她和同事也提出了一個(gè)類似的模型,但該模型沒有證明宇宙是彎曲的。
利德爾表示,盡管大量觀察表明,宇宙確實(shí)是平的,但宇宙微波背景輻射中的這種波動(dòng)偏差確實(shí)符合普朗克探測(cè)衛(wèi)星的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)然,孰是孰非,只有等更精確的測(cè)量結(jié)果來(lái)回答。