在宇宙空间中充斥着一种微波辐射,这被称为“宇宙微波背景辐射”(CMB,cosmic microwave background),根据大爆炸宇宙论,“宇宙微波背景辐射”是宇宙最古老的光子,在光速的限制下,这些光子至今仍然在宇宙空间中传播,而由于宇宙的膨胀,现在的它们已经变成了微波。
对于我们人类来讲,“宇宙微波背景辐射”具有非常重要的科学意义,它可以为我们探索宇宙的结构和物理规律提供重要线索,帮助我们更好地了解宇宙的起源和演化,验证和完善我们的宇宙学理论,也正因为如此,科学家也一直在致力于与之相关的研究。
随着观测水平的日益提升,我们对“宇宙微波背景辐射”的了解也越来深入,科学家惊讶发现,在波江座方向的“宇宙微波背景辐射”,存在着一个超大的异常区域,其跨度高达18亿光年。
在此之前,科学家早已观测到,不同区域的“宇宙微波背景辐射”的温度存在着一些波动,不过这种温度的波动非常细微,其范围最多不会超过18μK(注:μK即微开尔文,1微开尔文 = 0.000001开尔文),然而观测数据却表明,这个区域的温度比周围区域至少低了70μK,最多可达140μK左右。
所以这个区域就被称为“冷斑”(Cold Spot)。根据宇宙学中的ΛCDM模型,早期宇宙的温度和物质密度不可能绝对均匀,因此不同区域的“宇宙微波背景辐射”允许存在着一些细微的波动,但这种温度波动应该符合高斯分布,且规模不会太大。
然而“冷斑”的巨大规模和显著的温度异常却远远超出了理论预期,于是一个巨大的谜团就出现了。为了解释“冷斑”的形成机制,科学家提出了多种观点,其中有一种较为合理的观点认为,这样的现象可能是由巨大的“空洞”(void)造成的。
简单来讲,“空洞”是宇宙中物质密度极低的区域,当光子通过这些区域时,会发生一种被称为“萨克斯–沃尔夫效应”(Sachs–Wolfe effect)的现象,而这种现象就会导致“宇宙微波背景辐射”的光子温度降低。
但问题在于,“冷斑”的跨度高达18亿光年,而根据现有的宇宙学模型和观测数据,在宇宙有限的演化时间里,规模如此庞大的“空洞”根本不可能形成,这又应该如何解释呢?对此,科学家提出了一个大胆的推测,即:这个巨大的“空洞”,应该是源自另一个宇宙与我们的宇宙发生的一次碰撞。
该观点基于“多元宇宙论”,简单来讲,“多元宇宙论”假设在我们所在宇宙的之外,还存在着无数个的平行宇宙,这些宇宙可能各自拥有不同的物理常数、基本粒子和相互作用,它们与我们所在的宇宙一起组成了“多元宇宙”(Multiverse)。
在“多元宇宙论”的框架下,不同的宇宙可能会在某些条件下发生碰撞,因此该观点推测,在遥远的过去,另一个宇宙与我们所在的宇宙发生了碰撞,这种碰撞有点类似于两个肥皂泡在空间中相遇,边界处发生相互作用。
在碰撞区域,两个宇宙发生了剧烈的相互作用,进而释放出异常庞大的能量,其规模和强度远远超出了单个宇宙中的物理过程,在这种能量的驱动下,碰撞区域的物质密度会被大幅降低,于是我们所在的宇宙中,就形成了一个低密度区域。
在接下来的时间里,这个低密度区域会随着宇宙的膨胀而逐渐变大,在此过程中,其密度还会由于宇宙的“引力不稳定性”而继续降低,并逐渐演化成了一个异常庞大的“空洞”,而我们现在看到的“冷斑”这个超大的异常区域,正是这个“空洞”造成的。
(注:“引力不稳定性”是宇宙中大尺度结构形成的重要原因,我们可以简单地将其理解为:在引力的作用下,宇宙中密度大的区域的密度会越来越大,密度小的区域的密度则会越来越小)
当然了,这只是基于“多元宇宙论”的一种合理推测,而不是确定的结论,因此大家看看就成,不必当真,毕竟“多元宇宙论”本身,目前都还是一种未经证实的假说。
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