05.19 地球是唯一生命家園?你想多了,生命或遍佈多元宇宙

【根據多元宇宙理論,我們所在的宇宙不過是眾多宇宙中的一個。地球也並非宇宙內唯一孕育生命的星球,多元宇宙可能遍佈生命。】

地球是唯一生命家園?你想多了,生命或遍佈多元宇宙
多元宇宙藝術概念圖,我們的宇宙不過是其中之一

是否存在所謂的多元宇宙?如果答案是肯定的,其它宇宙又是否有生命存在?在現代宇宙學研究領域,科學家一直對這兩個問題充滿濃厚興趣,同時也爆發激烈爭論。根據一項新研究,如果存在多元宇宙,其它宇宙可能並非此前認為的不適於生命居住,而是普遍存在生命。該推論的關鍵便是暗能量,一種導致宇宙加速膨脹的神秘力量。此項研究由英國杜倫大學、澳大利亞悉尼大學、西悉尼大學和西澳大利亞大學共同領銜。

模擬1

膨脹宇宙內的結構形成模擬,左側的宇宙沒有宇宙常數/暗能量,中央宇宙的暗能量數量是我們宇宙的10倍,右側宇宙有一個巨大的宇宙常數/暗能量,是我們宇宙的100倍。模擬中,藍色代表宇宙內的高密度區域,正在形成恆星;紅色代表低密度區域。所模擬的時間跨度接近140億年。所有模型都採用大爆炸後相同的初始條件。誕生之初,宇宙溫度極高並且非常緻密。引力將物質聚集在一起,形成各種結構。隨著宇宙年齡的增長,暗能量導致宇宙快速膨脹,稀釋物質,進而叫停了恆星的形成。

♦多元宇宙理論♦地球是唯一生命家園?你想多了,生命或遍佈多元宇宙

▲宇宙膨脹藝術概念圖

科學家表示當前的宇宙誕生理論預測的暗能量數量遠超觀測值。更多暗能量的存在將導致宇宙快速膨脹並稀釋物質,導致恆星、行星或者生命無法形成。上世紀80年代提出的多元宇宙理論能夠解釋我們所在的宇宙為何如此幸運,只存在少量暗能量並且孕育出生命,而其它很多宇宙則沒有這樣的運氣。

藉助巨型電腦模擬宇宙,新研究發現增加暗能量數量,哪怕增至我們所在宇宙觀測值的數百倍,也只能對恆星和行星的形成產生微小影響。研究人員指出這意味著如果存在多元宇宙,其它很多宇宙都可能存在生命。在刊登於《皇家天文學會月報》的兩篇論文中,研究人員闡述了他們的發現。這一次的模擬依託EAGLE(星系與周遭環境的演化與形成)計劃。EAGLE計劃是迄今為止對可觀測宇宙進行的最接近真實情況的模擬。

模擬2

膨脹宇宙內的星系群形成模擬,左側模擬沒有宇宙常數,右側模擬有一個巨大的宇宙常數。淺色代表更緻密的宇宙區域,引力將物質聚集成星系。所模擬的時間跨度為150億年。沒有宇宙常數情況下,物質在引力的作用下凝聚成小星系,小星系隨後又合併成大星系。存在巨大宇宙常數的情況下,宇宙以更快的速度膨脹,阻止物質聚集,導致星系無法形成。

♦影響恆星形成?♦地球是唯一生命家園?你想多了,生命或遍佈多元宇宙

▲恆星形成藝術概念圖

杜倫大學計算宇宙學研究院的博士後傑米·薩爾希多指出:“我們宇宙內的暗能量數量很特殊,尚未有確切解釋。在很多物理學家眼裡,這是一個令人困窘的謎團。我們的模擬結果顯示即使宇宙內的暗能量更多或者極少,也只能對恆星和行星的形成產生微小影響。這意味著生命可能遍佈多元宇宙。”

西悉尼大學研究員盧克·巴內斯博士表示:“多元宇宙理論一度將暗能量觀測值解釋為‘一場抽獎’。我們幸運地抽到了中獎彩票,生活在一個存在美麗星系並且孕育生命的宇宙。我們的研究顯示能夠抽到這張彩票有點過於幸運。我們的宇宙真的這麼特殊嗎?這是多元宇宙理論無法迴避的問題,一個仍未找到答案的謎團。”

♦暗能量殺死宇宙?♦地球是唯一生命家園?你想多了,生命或遍佈多元宇宙

▲銀河系藝術概念圖,被神秘暗物質的藍色暈輪環繞

西澳大利亞大學研究員帕斯卡·伊拉利指出:“我們希望解答一個疑問——暗能量達到怎樣的數量才能讓孕育生命成為一種不可能?我們的模擬結果顯示暗能量驅動下的宇宙加速膨脹,幾乎不會對恆星以及能夠孕育生命的星球的誕生產生影響。即使將暗能量數量提高數百倍,也不足以產生一個死亡的宇宙。”

研究人員稱他們的模擬結果出乎意料,可能引發爭議。畢竟,他們是在質疑多元宇宙論解釋暗能量觀測值的能力。根據他們的研究,如果我們生活在一個多元宇宙,我們會觀測到更多暗能量,可能是我們所在宇宙的50倍。雖然模擬結果並未排除存在多元宇宙的可能性,但或許存在一個尚未被發現的物理學定律,能夠更好地解釋我們的宇宙為何只有少量暗能量。

♦未知的物理學定律♦地球是唯一生命家園?你想多了,生命或遍佈多元宇宙

▲宇宙浩瀚無邊,仍有很多謎團等待我們破解

杜倫大學計算宇宙學研究院的理查德·伯維教授指出:“宇宙內的恆星形成過程是引力的吸引和暗能量的排斥之間的一場較量。我們在模擬中發現存在更多暗能量的宇宙也能形成恆星。我們宇宙內的暗能量為何如此稀少?我認為我們應該探尋新的物理學定律,去解釋我們所在宇宙的奇異特徵。在這個問題上,多元宇宙理論根本無法消除物理學家的困惑。”

英國利物浦約翰·摩爾斯大學和荷蘭萊頓大學也參與了這項研究。多家機構為研究提供資助,其中包括英國科學與技術設施委員會、歐洲研究委員會、荷蘭科學研究組織、約翰·鄧普頓基金會、國際射電天文學研究中心、澳大利亞研究理事會三維全天空天體物理學研究中心。


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