萬億分之一秒內膨脹數億光年,“初級核爆”演繹宇宙誕生過程

宇宙最初的“再加熱”階段,大爆炸前期的過渡階段,再加熱的早期階段以物質的共振運動作為標記。高能物質的形式佔據主導地位,該物質在廣闊的太空中有節奏地來回移動,接著爆炸併產生新粒子。在不到萬億分之一秒短的時間內,將宇宙膨脹到最初尺寸的八億倍大小。

宇宙印象 深度科普欄目第1046期 世間萬物是普遍聯繫的,這個辯證法竟然用到了宇宙學上,而且還言中了。根據宇宙大爆炸理論,大約在138億年前,宇宙爆炸成為一個緻密熾熱的極小火球,這個火球開始膨脹並冷卻,引發了第一批恆星和星系的運動,還造就了我們現在看到的所有物質形態。在宇宙大爆炸之前,早期的宇宙還有另一個階段:暴漲階段,僅持續了不到萬億分之一秒那麼短的時間,膨脹了數十億光年,在此期間,在宇宙大爆炸發生之前物質以成指數倍增的速度膨脹,使年幼的宇宙膨脹和多樣化的速度減緩。

萬億分之一秒內膨脹數億光年,“初級核爆”演繹宇宙誕生過程

萬億分之一秒內膨脹數億光年

最新的監測結果也驗證了宇宙大爆炸和暴漲階段的理論。雖然這兩個事件天差地別,科學家一直以來都很難把它們的發生聯繫到一起。頭條獨家的宇宙印象認為,連接宇宙膨脹和宇宙大爆炸還有一個關鍵點,這個階段稱為“再加熱”階段,該階段處於暴漲階段的末期,宇宙中開始冷卻均勻的物質再次轉化為大爆炸開始時的極熱且複雜的粒子湯。

萬億分之一秒內膨脹數億光年,“初級核爆”演繹宇宙誕生過程

而暴漲理論是指宇宙一開始是一個密度極高的奇點,大小可能只有質子的1000億分之一。奇點內佈滿了超高能的物質,能量大到內部的壓力產生了一種排斥的引力,這種引力導致了宇宙發生膨脹。和導火線上的火花一樣,這個引力以空前的快速度引起宇宙向外爆炸,在不到萬億分之一秒短的時間內,將宇宙膨脹到最初尺寸的八億倍大小。暴漲理論的提出者麻省理工學院宇宙學家Alan Guth構思了這種宇宙誕生方式,奠定了我們今天看到的宇宙。

萬億分之一秒內膨脹數億光年,“初級核爆”演繹宇宙誕生過程

宇宙級的“初級核爆”

再加熱過程為大爆炸創造了必要的條件,在一定程度上促成了那次大爆炸。這是一個過渡的時期,好像天都塌下來了,所有物質的行為變得非常複雜。麻省理工的科學家通過多種模擬結果顯示,宇宙膨脹的極端能量來源在不到一秒內、甚至更短的時間內重新分佈,為宇宙大爆炸提供必要條件。頭條獨家的宇宙印象認為,該過程中量子效應起到了關鍵作用,改變了物質在高能量下對引力的反應,與愛因斯坦理論的廣義相對論有所區別,這種極端的轉變過程會更快且更有效。再加熱過程引發的宇宙大爆炸與氫彈機制有些相似,氫彈引爆過程有兩個,第一個是初級核爆,然後才是威力更大的次級核爆。再加熱過程相當於初級核爆,然後引發了更大規模的大爆炸,形成我們今天看到的宇宙。

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這個推論使宇宙誕生過程理論變成更加完整,從暴漲階段到後膨脹時期,再到宇宙大爆炸。我們能夠還原一個連續的演變過程,所有過程涉及到的物理過程都是成熟、我們所認知的,我們可以認為,這是一種可信的合理推斷,正因此,宇宙才最終呈現成我們眼前看到的這個樣子。

宇宙最初的“再加熱”階段,大爆炸前期的過渡階段,再加熱的早期階段以物質的共振運動作為標記。高能物質的形式佔據主導地位,該物質在廣闊的太空中有節奏地來回移動,接著爆炸併產生新粒子。

萬億分之一秒內膨脹數億光年,“初級核爆”演繹宇宙誕生過程

科學家想要測量的是這種共振效應需要多長的時間才能被打破,其產生的粒子各自分散開來,達到某種熱平衡,重現宇宙大爆炸時的情景。計算機模擬也表明,能量分佈如何在時間和空間上隨著不同特定條件下發生變化,換句話說,我們在知道宇宙級的“初級核爆”機制之後,完全可以模擬一次宇宙大爆炸,這或許是牛頓所謂的第一推動力吧。宇宙印象為今日頭條獨家,其他均為假冒,轉載均為非法。


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