新浪科技訊 北京時間7月29日消息，宇宙空間究竟是什么模樣？近年來，科學(xué)家探索了許多解釋宇宙的方法，產(chǎn)生了一些聽起來非常瘋狂的想法：從一個涉及宇宙漂浮在更高維度空間的膜宇宙場景，到描述宇宙膜彼此碰撞形成一個全新宇宙的構(gòu)想……

　　1、膜宇宙

　　我們認(rèn)為宇宙具有三維結(jié)構(gòu)——可以沿著三個垂直的方向移動，然而，一些理論提出宇宙還存在另一個垂直方向的空間維度，這是我們無法直接感知的空間維度。這個更高維度的空間被稱為“體（bulk）”，而我們的宇宙是一個三維膜，漂浮在“體”內(nèi)部。

　　雖然膜宇宙概念聽起來很復(fù)雜，但該理論解決了幾個物理學(xué)問題，例如：美國哈佛大學(xué)理論物理學(xué)家麗莎·蘭德爾和馬里蘭大學(xué)科學(xué)家拉曼·桑卓姆提出了一種膜宇宙的版本，通過提出與我們的膜宇宙平行的其他膜的存在，從而解釋亞原子力的不對稱性。但是僅用一個理論來解釋我們已經(jīng)知道的事實是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它必須做出新的預(yù)測，該預(yù)測可以通過實驗進(jìn)行驗證。在蘭德爾-桑卓姆的模型實例中，這樣的測試可能包括測量兩個膜的黑洞釋放的引力波。

　　2、大碰撞

　　科學(xué)家預(yù)測稱，在遙遠(yuǎn)的未來，星系最終會漂移至很遙遠(yuǎn)的區(qū)域，以至于某個星系發(fā)出的光永遠(yuǎn)無法到達(dá)另一個星系。事實上，隨著恒星逐漸衰老走向死亡，將會在一段時間里沒有光或熱。此時，宇宙將變得黑暗、寒冷、空洞虛無。這聽起來像是萬物終結(jié)，但依據(jù)一種理論，這實際上是下一個宇宙的開始，處于一個不斷重復(fù)的循環(huán)中。

　　大碰撞理論是基于膜宇宙的一種理論觀點，認(rèn)為我們的宇宙是無數(shù)個宇宙之一，大碰撞是指當(dāng)一個冷而空的膜與另一個膜碰撞時發(fā)生的情景，只要有充足的時間，該情況就一定會發(fā)生。宇宙學(xué)家尼爾·圖洛克和保羅·斯坦哈特認(rèn)為，這樣的碰撞將產(chǎn)生足夠的能量來創(chuàng)造一個全新的宇宙，他們稱之為“火宇宙理論”，但物理學(xué)家加來道雄（Michio Kaku）將其稱為“大爆炸”。

　　3、充滿等離子體的宇宙

　　大爆炸仍是許多科學(xué)家偏愛的宇宙理論，它由兩個關(guān)鍵的觀測結(jié)果支持——宇宙膨脹和宇宙微波背景輻射（CMB），大爆炸后不久，宇宙體積較小且處于高溫狀態(tài)，充滿著類似太陽釋放的熾熱等離子體。

　　然而我們?nèi)阅苡^測到宇宙初期超高溫階段的殘留跡象，當(dāng)時放射性物質(zhì)海洋充斥著整個空間，在宇宙誕生之后的幾十億年里，宇宙膨脹過程已從高溫狀態(tài)降低至零下270攝氏度，但科學(xué)家通過射電望遠(yuǎn)鏡仍能觀測到宇宙誕生之初充斥的“等離子體海洋”。

　　宇宙微波背景輻射在每個方向上看起來都是一樣的，如果宇宙總是以當(dāng)前的速度膨脹，就無法解釋了。許多科學(xué)家認(rèn)為，大爆炸后幾分之一秒經(jīng)歷了一個極其快速短暫的“膨脹時期”，突然的膨脹可從亞原子規(guī)模增長至數(shù)光年等級。

　　4、全息宇宙

　　人們可以聯(lián)想一下安全全息圖像，這基本上是一個二維對象編碼在一個完整的三維圖像中，依據(jù)該理論，整個三維宇宙可能在其二維邊界上被“編碼”。這聽起來可能不像生活在模擬空間中令人興奮，但它有一個優(yōu)勢，那就是它是一個科學(xué)可驗證的理論，2017年，英國南安普頓大學(xué)研究表明，它與觀測到的宇宙微波背景輻射波動模式是一致的。

　　5、恒態(tài)宇宙

　　美國宇航局稱，大爆炸是我們對宇宙起源的最佳預(yù)測，遠(yuǎn)古時期宇宙密度較大，未來密度會變小。但并非所有科學(xué)家都認(rèn)可該觀點，部分科學(xué)家認(rèn)為宇宙密度保持不變，即使在宇宙膨脹階段，他們的理論觀點是宇宙每100萬年/每立方米空間大約產(chǎn)生3個氫原子，這意味著宇宙不斷產(chǎn)生新物質(zhì)，不斷湮滅其他物質(zhì)，始終處于平衡狀態(tài)。但是隨著宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，該理論模擬被認(rèn)為并不合理，無法解釋諸多宇宙現(xiàn)象。

　　6、多元宇宙

　　在宇宙大爆炸的傳統(tǒng)觀點中，為了解釋宇宙微波背景輻射的均勻性，有必要假定早期存在一種超高速膨脹，即所謂的“暴脹”。一些科學(xué)認(rèn)為，當(dāng)宇宙脫離這個膨脹階段時，它僅是膨脹空間“汪洋中的一個小氣泡”。保羅·斯坦哈特提出的“永恒膨脹”理論中，其他泡沫宇宙不斷地在膨脹汪洋的其他區(qū)域出現(xiàn)，構(gòu)成了一個“多元宇宙”。

　　這個理論變得更加奇怪，因為其他宇宙沒有理由遵循相同的物理定律，有些宇宙可能擁有更強的引力，或者不同的光速。雖然我們當(dāng)前無法直接觀察其他宇宙，但其中一個可能會與我們的宇宙發(fā)生碰撞，科學(xué)家甚至認(rèn)為宇宙微波背景輻射中的“冷點”就是宇宙碰撞的印記。

　　7、我們的引力理論可能是錯誤的

　　宇宙理論依賴于對引力的準(zhǔn)確理解，引力是物理學(xué)中唯一能在非常大尺度上影響物質(zhì)的作用力，但引力本身并不能解釋某些天文觀測結(jié)果，如果我們測量某星系外圍恒星的速度，它們移動得太快了，如果唯一阻礙它們的是可見星系中的引力，那么它們就無法運行在軌道上。同樣，星團似乎是由一種比可見物質(zhì)引力更強的力量聚集在一起。

　　目前科學(xué)家提出兩種可能性解決方案，最受大多數(shù)科學(xué)家青睞的標(biāo)準(zhǔn)說法是，宇宙中包含無形的暗物質(zhì)，而暗物質(zhì)提供了缺失的引力；另一個另類觀點是，我們當(dāng)前的引力理論是錯誤的，應(yīng)該被一種叫做“修正牛頓動力學(xué)（MOND）”的理論取代，這是科學(xué)家在2002年發(fā)表的《天文學(xué)和天體物理學(xué)年度評論》雜志上提出的。兩種可能性解釋——修正牛頓動力學(xué)理論和暗物質(zhì)，同樣符合觀測結(jié)果，但仍需更多的實驗進(jìn)行證實。

　　8、超流體時空

　　超流體時空將時空想象成一種零粘性的超流體，這種流體具有一種奇怪的特性，當(dāng)超流體被攪拌時，它們不能像普通液體那樣整體旋轉(zhuǎn)，而是分裂成微小渦旋。在超流體時空中，渦旋可能是系形成的種子。

　　9、模擬宇宙理論

　　迄今為止，所有關(guān)于宇宙的理論大多數(shù)來自科學(xué)家的觀測數(shù)據(jù)，但有一種宇宙理論來自哲學(xué)家的觀點。如果所有關(guān)于宇宙的信息都是通過感官和科學(xué)儀器進(jìn)入人類大腦，誰又能說這些信息不都是一種巧妙設(shè)計的錯覺呢？或許整個宇宙僅是一個超級復(fù)雜的計算機模擬系統(tǒng)，科幻電影《黑客帝國》中就存在著類似的概念模擬系統(tǒng)，盡管模擬宇宙理論聽起來很古怪，一些哲學(xué)家還是進(jìn)行了認(rèn)真全面的分析。然而，目前模擬宇宙理論仍未通過科學(xué)理論的檢驗，這是因為它無法被證明是真的或者是假的。

　　10、宇宙自我中心論

　　物理定律涉及到一些基本常數(shù)，這些常數(shù)決定了引力、電磁力和亞原子力的強度。據(jù)我們所知，這些數(shù)據(jù)具有一定的價值，但如果它們與實際數(shù)值稍有偏差，宇宙將會成為一個完全不同的區(qū)域。對我們來說最重要的是，我們所知道的生活事物，包括我們自己，都可能因某些宇宙常數(shù)差異而不存在。尼克·博斯特羅姆在撰寫的《人擇偏見》一書中提出以自我為中心的人類理論，一些人認(rèn)為這是宇宙是為了類人生命的進(jìn)化而“有意識”地設(shè)計的理論證據(jù)。

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