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宇宙诞生之初 光速可能超过引力
2016-11-24 20:13:43  出处:怪罗科普  作者:Dillan 编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接

真空中的光速是恒定的,这是物理学中的一个最基本常数。而根据广义相对论,引力也是以光速传播。

然而在一项新的研究中,来自加拿大圆周理论物理研究所(Perimeter Institute)的物理学家认为,在早期宇宙中,光的速度可能与现在不同。事实上,当宇宙还处于初期时,光的速度可能已经超过了引力。

宇宙诞生之初 光速可能超过引力

为了理解这个尚待检测的假说的意义,我们需要往前回溯一段时间——回到大约138亿年前,当我们的宇宙经过大爆炸诞生之时。

当前的宇宙形成模型认为,在大爆炸之后约一亿亿亿亿分之一秒,宇宙经历了一个短暂的指数性膨胀,这个现象被称之为“宇宙暴胀”。在这一时期,时空从小于一个质子发育至延伸光年的结构。

这里就会出现问题了。没有任何证据能证明这种暴胀的发生,而一个疑似原初引力波的发现在后来被证有误——原初引力波是被誉为宇宙暴胀的确凿证据。所以,暴胀宇宙模型缺乏相应证据。

然而,如果物理学家放弃这个理论,那将无法解释这个所谓的视界问题,视界问题涉及为什么宇宙有一个均匀的温度。

正如我们目前所认为的那样,如果光的速度是恒定的,并且没有任何物质能比光子运动得更快,那这些载热光子又是如何有足够的时间到达宇宙的所有角落呢?

宇宙诞生之初 光速可能超过引力

宇宙暴胀理论试图来解决这个问题,该理论认为,在宇宙大爆炸之后的一瞬间,现在已分开百亿光年的时空区域是蜷缩在一起的极小区域,这样宇宙的温度能够均匀。然后宇宙经历了非常短暂的指数膨胀期,在此期间这种温度均匀性分布在整个宇宙中。

而另一方面,正如这项新研究所提出的那样,如果光和引力的速度事实上在早期宇宙中是不同的,那就能解决这个棘手的问题而无需引入宇宙暴胀理论。

该研究的物理学家表示,如果光子在大爆炸之后的运动速度超过引力,那这将使它们能传播到足够远的地方,从而使宇宙更快达到平衡温度。

当然,在宇宙诞生之初,引力的传播速度要比现在慢也是完全有可能的。无论哪种方式,就视界问题而言,这只是光和引力的相对速度问题。

而且,物理学家称,与宇宙暴胀理论不同——照目前情况看,该理论目前很难排除——这个新理论实际上是可以被测试的。

宇宙诞生之初 光速可能超过引力

如果光的速度和引力曾经发生过变化,它将在宇宙微波背景上留下独特的信号——宇宙微波背景就是来自宇宙大爆炸的残余热辐射。具体来说,如果他们的假设是正确的话,那么描述宇宙初始密度涟漪的光谱指数的值应该是0.96478。

目前,基于普朗克卫星的观测数据,计算得出的光谱指数是0.968,这非常接近物理学家的估计。未来,还需要普朗克卫星的进一步观测,以检测光谱指数是否与估计的相匹配。

宇宙诞生之初 光速可能超过引力

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