時(shí)空構(gòu)造的九種模型

1、時(shí)空構(gòu)造的九種模型仰望星空令人著迷，探秘宇宙更是令人癡狂。宇宙的未知激發(fā)著我們孜孜不倦的探索樂趣，縱使窮盡人類的時(shí)間也要揭開它神秘的面紗。在此有九大神秘時(shí)空構(gòu)造尚待我們揭秘：真空，黑洞，白洞，蟲洞，膜宇宙，嬰兒宇宙，多重宇宙，平行宇宙，額外維度。本文由科技讓世界更美好編輯整理1、真空：真空并不是虛空，真空里充斥著巨大的本底能量，活躍的量子漲落現(xiàn)象即發(fā)生在真空的各個(gè)角落。不僅如此，導(dǎo)致宇宙膨脹的神秘的暗能量以及無法探測(cè)的暗物質(zhì)也飄蕩在真空之中，此二者占據(jù)了我們宇宙約95% 的質(zhì)量。 2、黑洞：愛因斯坦最偉大的成就是他的相對(duì)論，同時(shí)從數(shù)學(xué)的角度描述了黑洞概念。我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙中確實(shí)存在黑洞這樣

2、的天體，銀河系中央就存在大質(zhì)量黑洞。通常我們認(rèn)為黑洞是有著巨大引力的“物質(zhì)粉碎機(jī)”，沒有什么東西落入黑洞能夠逃脫，即使是光。 3、白洞：愛因斯坦的相對(duì)論方程也推出了另一種神秘的天體，那就是“白洞”。與黑洞正好相反的是，白洞卻以“吐出”物質(zhì)為主，但至今科學(xué)家也沒有發(fā)現(xiàn)此類天體。 4、蟲洞：宇宙中可能存在的連接兩個(gè)不同時(shí)空的捷徑通道。超級(jí)發(fā)達(dá)的文明有可能有能力制造出蟲洞，進(jìn)行跨越遙遠(yuǎn)光年的穿越時(shí)空之旅。此外，也有理論認(rèn)為黑洞與白洞之間存在著蟲洞連接，物質(zhì)被黑洞吞入，經(jīng)過蟲洞，再由白洞吐出。 5、膜宇宙：超弦理論要求時(shí)空維度為 10 維（ M- 理論 11 維），但我們所生活的宇宙卻是 3 維空間加

3、 1 維時(shí)間。 為了調(diào)和這一矛盾，理論家發(fā)現(xiàn)超弦的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)剛好允許我們將宇宙描述為一張 3 維膜，它漂浮在高維的體宇宙中，無數(shù)的星系鑲嵌在這張膜上。如果膜宇宙是確實(shí)存在的，那么著名科幻小說三體中的“超膜廣播”也并非不可能。 6、嬰兒宇宙：嬰兒宇宙的構(gòu)造可以視為子母嵌套的。當(dāng)黑洞在我們宇宙形成時(shí)，其奇點(diǎn)可能會(huì)膨脹到一個(gè)不同的時(shí)空中去形成子級(jí)宇宙，而我們宇宙本身也可能是上一級(jí)宇宙的黑洞塌縮而成。與嬰兒宇宙結(jié)構(gòu)類似的還有泡沫宇宙， 即我們宇宙可能是由某個(gè)“親宇宙”的量子泡沫中所誕生， 最初產(chǎn)生的泡沫不斷地膨脹， 甚而成為一個(gè)“子宇宙”，而“子宇宙”的體積可能會(huì)大到足以讓宇宙大尺度結(jié)構(gòu)存在的地步。 7

4、、多重宇宙：多重宇宙是一個(gè)寬泛的概念，它有多種表現(xiàn)形式，但在此我們主要討論兩種多重宇宙：百衲被多重宇宙和弦景觀多重宇宙。 宇宙的琴弦作者、物理學(xué)家 B·格林在 2011 年新作隱藏的現(xiàn)實(shí)一書中為我們描述一種“百衲被多重宇宙”，即每一個(gè)宇宙都存在各自的視界，它們各自為政，就像一塊塊碎布縫成的被單。也就是說，我們的宇宙只是無數(shù)個(gè)宇宙中的一員，我們的宇宙的外面還有其它的宇宙，那些其他的多重宇宙存在于遙遠(yuǎn)的宇宙空間，那里生活著和我們不一樣的人發(fā)生著和我們毫無關(guān)系的事。當(dāng)然，由于每個(gè)宇宙的粒子及其狀態(tài)是有限的，它們的組合也是有限的， 而多重宇宙幾乎是無限多的，所以根據(jù)無限猴子定理，我們宇宙就必

5、然存在幾乎完全相同的副本宇宙。但我們宇宙與那個(gè)副本宇宙彼此之前并沒有建立任何聯(lián)系。 這可以看做是另一種意義上的平行宇宙，即“百納被平行宇宙”。當(dāng)然，這并不是我們通常意義上討論或向往的平行宇宙。另外值得一提的是，百衲被多重宇宙是很有可能被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的，即如果在我們宇宙附近存在其他的多重宇宙，那么這兩者之間將可能發(fā)生碰撞，通過觀察宇宙微波背景輻射的變化有可能得到驗(yàn)證。這個(gè)驗(yàn)證也同樣適用于下面介紹的弦景觀多重宇宙。超弦理論認(rèn)為，在我們這個(gè)3維膜宇宙之外，或許還存在別的膜，上面是另一番天地。如果兩張完全平行的膜相撞，就會(huì)引發(fā)一場(chǎng)大爆炸，將舊的秩序全部推翻，產(chǎn)生新的宇宙。兩張膜一開一合，膜上的宇宙前赴后繼

6、也許我們的宇宙只是序列中的一員。而如果額外維度蜷縮了起來，它的可能形式有至少10500 種之多，每一種形式可以都相應(yīng)地形成一種宇宙，它們可能有不同的宏觀維度，甚至有不同的物理定律和基本常數(shù)。這是迄今為止最為廣闊的多重宇宙圖景，叫做弦景觀（String Landscape）多重宇宙。 8、平行宇宙：我們這里討論的平行宇宙，僅是指量子力學(xué)多世界解釋，它是基于量子態(tài)的，即一個(gè)事件不同的過程或一個(gè)不同的決定的后續(xù)發(fā)展是發(fā)生于不同的宇宙分支的，比如一個(gè)分支看到貓死了，另一個(gè)分支中貓是活的。平行宇宙是很多人最喜歡的一個(gè)宇宙概念，或者說信奉的一個(gè)美好的愿想，我們不妨看看霍金怎么說的：22 歲的Zayn Malik今年 3 月 25 日宣布退出了男孩音樂組合一世代，成千上萬的少女心都碎了。一個(gè)月后在悉尼歌劇院舉行的一個(gè)頂尖科學(xué)家會(huì)議上，霍金通過全息圖回答了一名沮喪的粉絲的提問，說傷心的女孩應(yīng)該留心學(xué)習(xí)理論物理學(xué)，因?yàn)橛幸惶煳覀円苍S能證明平行宇宙的存在。在我們所在宇宙之外也許存在另一個(gè)宇宙分支，在這個(gè)宇宙里，Zayn Malik仍然是一世代成員，甚至你還可能嫁給了他。 9、額外維度：我們生活在一個(gè)已知的三維空間、四維時(shí)空中。我們可以感受一維的線，二維的面、三維的空間以及一個(gè)時(shí)間維度，但更高的維度我們就感受不到了。而根據(jù)弦理論，我們的宇宙有著 11 個(gè)維度，即十個(gè)空間維度加一個(gè)時(shí)間維度