大爆炸论再受挑战：旧宇宙“反弹”催生新宇宙

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新科学家报道，由于一股神秘的推力，我们的宇宙产生于垂死的宇宙灰烬，支持这一观点的最新模型表明宇宙并非出生于大爆炸，而是源于一股反弹力。此外，这项理论还抛弃了最流行的观点，也即婴儿宇宙在所谓的膨胀期内体积快速的激增。
宇宙里最早放射出的光，宇宙微波背景辐射（CMB）追溯到宇宙出生后38万年。奇怪的是，我们所观察到的各处的CMB几乎是统一的，如果宇宙从单一爆发缓慢增长的话，结果就不应该是这样。天空的遥远地区将因没有相互接触而以不同速率发展。
对此，最广泛接受的解释是，宇宙在大爆炸几分之一秒的时间内经历了一个所谓的快速膨胀期。这种膨胀导致了宇宙的均匀度，因为现在观测到的各个相似的地区最初就相互接触了，随后在一瞬间分离。早期宇宙的量子波动播种了例如星系等宇宙大型结构。
尽管这一理论非常流行，但它其中存在少数漏洞。例如，没有人知道什么导致宇宙膨胀。有些版本的理论预测不同地区以不同速率膨胀，从而导致无限个泡沫宇宙共存。
膨胀理论更类似于一项解释，而非宇宙的预测模型，美国普林斯顿大学的保罗·斯泰恩哈特（Paul Steinhardt）这样说道。在过去的十多年间，他和他的同事提倡了循环宇宙作为替代理论。在他们的理论中，一个之前存在的旧宇宙经历了缓慢收缩、压缩时空的阶段。然后，某种原因导致该过程逆转，宇宙再次膨胀从而创造了一个新宇宙。
压缩在无需引入膨胀概念的前提下解释了宇宙的平滑性，因为压缩阶段产生的高压会消除大多数“皱纹”。然而，微小的量子波动将从之前的旧宇宙转移至新宇宙，从而提供大型结构产生的种子。
之前的研究显示这些“之前”和“之后”的宇宙情景从数学角度是说的通的。但没有人确定在反弹过程中究竟发生了什么。有点模型要求宇宙在反弹前必须压缩到一个奇点，同时还需要一些我们没有的东西——一套完整的量子引力理论——来描述它。
现在，斯泰恩哈特和他的同事建立了一个新模型，在宇宙坍塌至一个点前，一种带负压力的未知的场将一切向外猛推。研究小组利用了“幽灵”场——一种物理学上不现实但是数学角度上非常简单的带负动能的场——来指代这一未知场。
“设计一个更加现实的能量源并不会改变结果，但它将要求更加复杂的方程式，这将减慢仿真的速度，” 斯泰恩哈特说道。幽灵场非常弱以至于几乎可以被忽略，除了在反弹阶段——也即宇宙非常小非常密集的阶段。利用幽灵方程式，描述广义相对论下时空的计算工具显示垂死宇宙的微小波动的确能够转移到新生的宇宙里。
“保罗的文章显示了一切进行的非常完美，”美国宾夕法尼亚州费城宾夕法尼亚大学的伯特·欧洛特（Burt Ovrut）这样说道。“这意味着膨胀理论的替代理论存在且有一定的道理。”
斯泰恩哈特承认反弹模型目前同样具有一些不完美的地方。例如，幽灵场只是一个占位，真正推动宇宙的神秘推力的本质仍然是未知数，正如驱动宇宙膨胀的背后力量一样。对CMB细节地图的进一步仔细检查将帮助确定哪个模型更具有说服力，CMB地图是由欧洲航天局普朗克卫星绘制的。例如，只有膨胀的快速向外推力可能产生时空里的涟漪，也就是所谓的原始的引力波，科学家们正努力的在CMB里寻找它们的踪迹。