地球是唯一生命家园?你想多了,生命或遍布多元宇宙

【根据多元宇宙理论,我们所在的宇宙不过是众多宇宙中的一个。地球也并非宇宙内唯一孕育生命的星球,多元宇宙可能遍布生命。】

地球是唯一生命家园?你想多了,生命或遍布多元宇宙
多元宇宙艺术概念图,我们的宇宙不过是其中之一

是否存在所谓的多元宇宙?如果答案是肯定的,其它宇宙又是否有生命存在?在现代宇宙学研究领域,科学家一直对这两个问题充满浓厚兴趣,同时也爆发激烈争论。根据一项新研究,如果存在多元宇宙,其它宇宙可能并非此前认为的不适于生命居住,而是普遍存在生命。该推论的关键便是暗能量,一种导致宇宙加速膨胀的神秘力量。此项研究由英国杜伦大学、澳大利亚悉尼大学、西悉尼大学和西澳大利亚大学共同领衔。

模拟1

膨胀宇宙内的结构形成模拟,左侧的宇宙没有宇宙常数/暗能量,中央宇宙的暗能量数量是我们宇宙的10倍,右侧宇宙有一个巨大的宇宙常数/暗能量,是我们宇宙的100倍。模拟中,蓝色代表宇宙内的高密度区域,正在形成恒星;红色代表低密度区域。所模拟的时间跨度接近140亿年。所有模型都采用大爆炸后相同的初始条件。诞生之初,宇宙温度极高并且非常致密。引力将物质聚集在一起,形成各种结构。随着宇宙年龄的增长,暗能量导致宇宙快速膨胀,稀释物质,进而叫停了恒星的形成。

♦多元宇宙理论♦地球是唯一生命家园?你想多了,生命或遍布多元宇宙

宇宙膨胀艺术概念图

科学家表示当前的宇宙诞生理论预测的暗能量数量远超观测值。更多暗能量的存在将导致宇宙快速膨胀并稀释物质,导致恒星、行星或者生命无法形成。上世纪80年代提出的多元宇宙理论能够解释我们所在的宇宙为何如此幸运,只存在少量暗能量并且孕育出生命,而其它很多宇宙则没有这样的运气。

借助巨型电脑模拟宇宙,新研究发现增加暗能量数量,哪怕增至我们所在宇宙观测值的数百倍,也只能对恒星和行星的形成产生微小影响。研究人员指出这意味着如果存在多元宇宙,其它很多宇宙都可能存在生命。在刊登于《皇家天文学会月报》的两篇论文中,研究人员阐述了他们的发现。这一次的模拟依托EAGLE(星系与周遭环境的演化与形成)计划。EAGLE计划是迄今为止对可观测宇宙进行的最接近真实情况的模拟。

模拟2

膨胀宇宙内的星系群形成模拟,左侧模拟没有宇宙常数,右侧模拟有一个巨大的宇宙常数。浅色代表更致密的宇宙区域,引力将物质聚集成星系。所模拟的时间跨度为150亿年。没有宇宙常数情况下,物质在引力的作用下凝聚成小星系,小星系随后又合并成大星系。存在巨大宇宙常数的情况下,宇宙以更快的速度膨胀,阻止物质聚集,导致星系无法形成。

♦影响恒星形成?♦地球是唯一生命家园?你想多了,生命或遍布多元宇宙

恒星形成艺术概念图

杜伦大学计算宇宙学研究院的博士后杰米·萨尔希多指出:“我们宇宙内的暗能量数量很特殊,尚未有确切解释。在很多物理学家眼里,这是一个令人困窘的谜团。我们的模拟结果显示即使宇宙内的暗能量更多或者极少,也只能对恒星和行星的形成产生微小影响。这意味着生命可能遍布多元宇宙。”

西悉尼大学研究员卢克·巴内斯博士表示:“多元宇宙理论一度将暗能量观测值解释为‘一场抽奖’。我们幸运地抽到了中奖彩票,生活在一个存在美丽星系并且孕育生命的宇宙。我们的研究显示能够抽到这张彩票有点过于幸运。我们的宇宙真的这么特殊吗?这是多元宇宙理论无法回避的问题,一个仍未找到答案的谜团。”

♦暗能量杀死宇宙?♦地球是唯一生命家园?你想多了,生命或遍布多元宇宙

▲银河系艺术概念图,被神秘暗物质的蓝色晕轮环绕

西澳大利亚大学研究员帕斯卡·伊拉利指出:“我们希望解答一个疑问——暗能量达到怎样的数量才能让孕育生命成为一种不可能?我们的模拟结果显示暗能量驱动下的宇宙加速膨胀,几乎不会对恒星以及能够孕育生命的星球的诞生产生影响。即使将暗能量数量提高数百倍,也不足以产生一个死亡的宇宙。”

研究人员称他们的模拟结果出乎意料,可能引发争议。毕竟,他们是在质疑多元宇宙论解释暗能量观测值的能力。根据他们的研究,如果我们生活在一个多元宇宙,我们会观测到更多暗能量,可能是我们所在宇宙的50倍。虽然模拟结果并未排除存在多元宇宙的可能性,但或许存在一个尚未被发现的物理学定律,能够更好地解释我们的宇宙为何只有少量暗能量。

♦未知的物理学定律♦地球是唯一生命家园?你想多了,生命或遍布多元宇宙

宇宙浩瀚无边,仍有很多谜团等待我们破解

杜伦大学计算宇宙学研究院的理查德·伯维教授指出:“宇宙内的恒星形成过程是引力的吸引和暗能量的排斥之间的一场较量。我们在模拟中发现存在更多暗能量的宇宙也能形成恒星。我们宇宙内的暗能量为何如此稀少?我认为我们应该探寻新的物理学定律,去解释我们所在宇宙的奇异特征。在这个问题上,多元宇宙理论根本无法消除物理学家的困惑。”

英国利物浦约翰·摩尔斯大学和荷兰莱顿大学也参与了这项研究。多家机构为研究提供资助,其中包括英国科学与技术设施委员会、欧洲研究委员会、荷兰科学研究组织、约翰·邓普顿基金会、国际射电天文学研究中心、澳大利亚研究理事会三维全天空天体物理学研究中心。


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