2011年度的诺贝尔物理学奖被授予了一项革命性的发现,一项观察发现我们的宇宙正在膨胀,这完全出乎意料。
该奖项一半被授予索尔· 珀尔马特,另一半则被布赖恩·施密特和亚当·里斯分享,他们通过对遥远的超新星的观察发现宇宙正在加速膨胀。
早在1929年,宇宙正在膨胀这一现象就已被天文学家哈勃所注意到,这让爱因斯坦不得不修改了他那项关于空间、时间和质量的著名方程式。那么,是什么让这几位学者获得诺奖委员会的青睐呢?
实际上,并不是他们发现了有什么东西正在让宇宙膨胀,而是宇宙正在加速膨胀。
计算膨胀的科学方法非常明智;他们观察一种被称作Ia的超新星---一直质量像太阳,大小像地球的老年恒星的爆炸。他们做了大量工作,发现了50多个遥远的超新星,并注意到他们的光强度远小于预期,这很令人吃惊,因此他们得出结论是,宇宙膨胀正在加速。看来,要应对这一新情况,爱因斯坦的公式应重新修改。
而这就出现了两个令人激动但有待解决的问题:什么样的超级力量或超级能量在推动如此巨大的星系在相互远离呢?这个力量竟然能对抗巨大星系集群的引力。是什么让这些星系稳定下来呢?这些星系在以外空间恒星在稳定轨道上运行的速度比牛顿和爱因斯坦的公式所允许的要快很多方式在运动。
数年前,科学家引入了“暗能量”这一术语来描述这种加速膨胀,用“暗物质”来理解尽管存在非常快速移动的遥远恒星而星系保持稳定这一现象。暗能量和暗物质加起来占到我们 宇宙总能量的96%,这令人相当吃惊,尽管新的观察与理论物理的早期观点和后来的天体物理学家的历史性发现不符。
这让我们开始回想100年前爱因斯坦对时空的想象:有可能第三次修正他关于时间、空间和质量的那个公式来把**的发现包容进去吗?这次修订能够最终把科学导向一种能够结合爱因斯坦的连续时空和海森堡和普朗克的量子物理学的方法吗?
答案可能是肯定的,因为爱因斯坦方程式里仍然存在一个奇怪的地方,还没有用来反应宇宙的加速膨胀:爱因斯坦关于长度和时间等同的理论。爱因斯坦把时间看作同空间的长、宽和高一样的第四维度。现在我们从理论上假设有两个或更多的宇宙重叠在一起,重叠的方式很简单,一个空间维度恰巧分别碰上所有其它宇宙的爱因斯坦时间维度。#p#副标题#e#
结果是让人吃惊的,因为在我们周围得到的是平面的、交叠的二维空间,几乎难以观察,因为它们只有两个空间维度。我们饿可以试着在我们周围分布这样的平面空间,例如,电磁场,以免电磁波成为平面---事实上,它们是平面的,每个人都可以证明这一点,仅用水平和垂直极化了的用来放3-D电影的3-D玻璃就可以了。这些玻璃用波的二维性质来过滤光线,并让左眼和右眼之间的信息发生差异就可以了。这个例子证明我们周围的平面空间事实上是存在的,并在电磁场的作用下为我们所见,仅仅因为这些碰在一起的维度产生了扰动而已。
如果爱因斯坦的时间轴与我们周围的平面二维空间的一个空间维度的恰好慢慢消失的话,会产生什么现象呢?答案很简单:一个观察者的空间以逐渐增加的速度膨胀,代价是为未来储存时间。从这个角度看,我们周围的这些平面空间可能是暗能量的一个来源,而正是它让宇宙加速膨胀。时间里的一系列空间点飞跃到空间里的同步点上。这种潜在未来时间的泄漏跨越到空间膨胀到低能量状态,正如事件在时间方面的累积需要额外的能量一样,比如电池充电。
**,我们可能旋转两个交叠的平面空间维度,让其进一步相互对抗,直到它们相互对抗彼此的时间流程和空间维度。我们这样做并没有违反爱因斯坦的任何描述,仅仅如果我们引入了普朗克证明的长度最小值和时间最小值的量子系统。在普朗克的单位以下,时间和长度不再像通常表现的那样。这样,我们就得出了令人瞩目的暗物质这一结果,在无可争议的普朗克单位以下像光环一样累积并和暗物质构建在一起。据NASA确认,整个宇宙中暗能量占到总能量的96%。