我們的宇宙正在以越來越快的速度膨脹,這背後的原因讓科學家們困惑不已。
也許是引力在宇宙尺度上表現異常,或者可能是純粹的虛空產生了一種我們尚無法解釋的負壓。
目前,暗能量充當了對這種神秘膨脹力量的描述,吸引了各種猜測:這個銀河系間幽靈般的力量到底是什麼樣子?
印度理工學院的博士生Naman Kumar有一些看法,並在最近發表的兩篇論文中提出了這些觀點。他的一個提議源於這樣的假設:我們的宇宙並不像看起來那麼孤單。
如果把時間倒回到足夠久遠的過去,我們最終會到達一個時刻,所有的物質都被困在一個炙熱而密集的亞原子粒子團中,充滿了無限可能。
而在這之前呢?量子物理可能會有一些解釋。要填補這些空白,我們需要一個新理論,將廣義相對論的空間延展與量子力學的離散性無縫融合,或者以更激進的新理論取而代之。
Kumar的模型從物質生成的量子現象開始。在特定條件下,虛擬粒子有相當大的機會以糾纏的形式冒出存在——一小塊物質和一個反物質雙胞胎。
這可能是一個正電子和一個電子,或一個粲夸克和一個反粲夸克。
又或者,可能是一個宇宙和一個反宇宙。
這種提議並非沒有先例。多元宇宙理論常被用來填補使我們的宇宙看起來非常適合我們存在的那些空白。
幾年前,加拿大外周理論物理研究所的物理學家Latham Boyle、Kieran Finn和Neil Turok提出了一個類似的建議。
Boyle、Finn和Turok認為,我們的宇宙看起來和行為如此平滑,不是因為它經歷了一個快速的早期膨脹階段,而是因為它從一開始就擁有一個逆時間而行的雙胞胎,除了其鏡像粒子和反轉的電荷外,其他方面都與我們的宇宙相同。
Kumar的版本是量子資訊理論中的相對熵概念的一個結果。簡單地說,這是一種度量,用於給出在非對稱系統中概率分布的差異打分,比如在某個時間點上相互連接的兩個宇宙。
如果我們的宇宙在誕生時伴隨著一個反向運行、反轉電荷的鏡像「孿生宇宙」,並且其能量條件受廣義相對論的約束與我們的宇宙相同,那麼它們會糾纏在一起,使得每個系統的能量自然描述為一個快速擴展的半徑。
問題解決了,不再需要暗能量。

Kumar並不滿足於僅提出一種理論。他最近又發表了第二個建議,涉及假設的維度邊界——稱為膜(branes)。通過改變這些高維現實邊界的張力,Kumar展示了時空如何能夠以更快的速度擴展。
引入額外維度和鏡像宇宙來解釋宇宙的擴張,可能看起來有些牽強,但我們或許已經到達了這樣一個階段:在宇宙學中,我們需要考慮那些稍微挑戰我們想像力的概念了。
即便是最離奇的提議也可能暗示觀察結果,證明在廣義相對論和量子物理學的交匯處確實存在著粒子和力量,或者揭示出以前無法觸及的現實新層面。
「在研究了暗物質和暗能量的問題之後,我可以說,要麼我們接受廣義相對論是正確的,並且我們生活在一個充滿這些難以捉摸且奇特的暗物質粒子和暗能量的黑暗宇宙中;要麼我們接受我們生活在一個更高維度的多元宇宙中,」Kumar在ScienceX對話中解釋道。














