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研究发现,大爆炸后出现了纯粹的混沌时刻

计算机模拟宇宙中大尺度结构形成的快照,显示了1亿光年的区域以及由此产生的星系向中心最高质量浓度流动的相干运动。

一项新的研究表明,宇宙大爆炸启动后,宇宙陷入混乱。

虽然人们可能会认为开始宇宙的爆炸会造成一些破坏,但科学家们在提到混乱时指的是一些非常具体的东西。在一个混乱的系统中,微小的变化会引起大规模的影响。一个经常被引用的例子是“蝴蝶效应”,即蝴蝶在巴西拍打翅膀会在德克萨斯州引发龙卷风。

虽然过去的研究表明,在我们宇宙的幼年时期,混乱盛行,但这项新的研究为这种情况提供了科学家们所说的铁证如山的论据。

“这篇论文的总体结果是,与之前的一些研究所表明的相反,不同的观察者仍然会对宇宙的混沌性质达成一致,”研究负责人阿迪森·莫特告诉太空网。“现在我们一劳永逸地确定,这是一片混乱。”

宇宙混乱“谁在问”

先前对新生宇宙是否混乱的探索得出了不同的结果。一些研究表明,答案取决于观察者的坐标——在特定时间和地点休息的人可能会做出与运动中的人不同的测量。

芝加哥西北大学物理学家莫特说:“这个问题最终与不同的相对论观测者对时间的感知不同有关。这尤其意味着,研究同一问题的不同科学家会得出不同的结论。”

但是,Motter和巴西里约热内卢联邦大学的Katrin Gelfert的新计算证明,无论观测者的相对论坐标如何,宇宙的这种性质都是绝对的。这一决定是基于将莫特的计算应用于最新的宇宙宇宙学模型。他警告说,如果这些模型被证明是不准确的,那么宇宙可能不是在混乱中诞生的。但根据新的发现,所有观察者也会对这一结果达成一致。

巴西坎皮纳斯州立大学的物理学家Alberto Saa没有参与这项研究,他写道:“主要结果是有可能对混沌做出一个普遍的定义,即一个不依赖于观察者的定义。”“这是一个长期存在的问题。”

几分之一秒

根据这项新的研究,宇宙中的混乱将在大爆炸后约10至43秒(或0.00000000000000000000000000000000001秒)开始统治这个领域。而且它只会持续很短的时间:至少持续10到负36秒。

在这段时间里,宇宙从其微小、炽热和致密的开端开始膨胀。科学家们认为,在任何特定的时间,它的两个空间维度都可能在扩张,而第三个维度正在收缩。

根据这项新的研究,这种膨胀,就像宇宙本身一样,很可能是混乱的。

莫特解释道:“如果你只改变一点点收缩,那么你就会有一个完全不同的扩张和收缩序列。”

早期宇宙的这一时期还不太清楚。一些理论认为,这个早期的混乱阶段之后是一段被称为膨胀的快速膨胀期,当时宇宙的大小在几分之一秒内翻了100多倍。

莫特和盖尔弗特在最近一期的《数学物理通讯》杂志上详细介绍了他们的发现。

Big Crunch

虽然我们的宇宙不再混乱,但如果它经历了一次假设的大崩溃,它可能会回到那种状态。

一些宇宙学模型预测,宇宙将永远继续膨胀,或者会逐渐变慢。但它也有可能会扩张,然后扭转这个过程,开始收缩。

最终的结果将是大崩溃,类似于大爆炸,但恰恰相反。研究人员说,如果发生这种情况,宇宙的尽头——就像它的开始一样——将一点也不平静。

莫特说:“如果宇宙再次坍塌,那将是一件有趣的事情。”“在我们的研究中,我们可以问这样一个问题,即这种重新崩溃是否会是一个混乱的处理器。它很可能是混乱的。”


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