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66663周前
宇宙的演化过程中,暗物质常常被描绘成一个沉默而神秘的存在,它塑造着星系,却始终难以捉摸。试图解开这个谜团的最具说服力的理论之一,是冷暗物质模型,简称CDM。在CDM模型中,暗物质是冷的,这意味着其粒子的运动速度比光速慢得多。这种低速使得它们能够聚集在一起,形成星系构建的引力框架。 基于CDM的计算机模拟,在重建宇宙的大尺度结构方面取得了巨大成功,展示出一个由暗物质细丝连接的星系网络,这与观测结果非常相似。但就像任何精彩的故事一样,总会有意想不到的情节转折。 虽然CDM模型在解释宇宙的宏观架构方面表现出色,但当深入到单个星系时,它就出现了问题。以星系的旋转曲线为例,恒星和气体围绕星系中心旋转的速度,根据牛顿物理学和CDM模型,当远离星系中心时,这个速度应该会急剧下降。然而观测结果却并非如此,旋转曲线出人意料地保持平坦,这表明还有其他因素在起作用,也许存在另外一种暗物质,甚至可能需要对引力理论进行修正。 还有矮星系,它们是像银河系这样的大星系的小型卫星星系。CDM的模型预测会存在大量这样的矮星系,但实际观测到的数量却远低于预期。这些不一致性使得科学家开始考虑其他替代理论,并对CDM模型的基础提出质疑。它是否不完整?还是遗漏了宇宙拼图中重要的一块? 此时Mond理论再次登场,它提供了一组不同的方程,能更好地解释这些星系特征。这就好比同一部电影有两个不同的剧本,每个剧对主角暗物质都有自己的诠释。科学界对此存在分歧,CDM模型是统一我们对宇宙理解的最终理论,还是仅仅是通向更完整模型的一块垫脚石?继续往下探讨。 几个世纪以来,艾萨克牛顿绝世的方程一直是我们理解引力的基础,它们经过了反复的测试和验证,经受住了时间的考验。但如果故事还有更多的内容?现在引入Mond,即修正牛顿动力学理论,这是一个敢于修正牛顿神圣方程的理论,它认为在极低的加速度下,比如在星系的边缘,引力的行为会有所不同。 Mond的理论是由物理学家莫尔德凯米尔格罗姆在二十世纪八十年代初提出,其目的是解决在观测星系时出现的一些不一致性问题,尤其是之前讨论过的那些令人困惑的旋转曲线。Mond理论能够完美地解释观测到的星际平坦旋转曲线,而无需借助暗物质的概念。这就好像Mond的理论在说:等等,也许不需要虚构一种神秘的物质,也许只需要调整一下方程。 而且Mond的理论不仅仅能解释旋转曲线,它还成功地解释了一些新集团的动力学,
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66664周前
920年代,通过爱因斯坦、弗里德曼、德西特等人的研究,人们发现空间可以膨胀、弯曲,甚至可能存在其他奇异解。匈牙利数学家科内利乌斯·兰扎托提出了一个奇怪的解:一个旋转的宇宙。虽然这一模型与现实宇宙不完全相符,范·斯托克姆却进一步推演,发现如果宇宙足够致密且旋转,粒子的世界线可能会被拉伸、扭曲,与自身相交,形成闭合环路。物理学中称之为“闭合时间类世界线”,这就是时间旅行的可能性。但它向我们揭示了一个深刻问题:我们能否回到过去,或通向未来的捷径? 遗憾的是,范·斯托克姆没能与爱因斯坦亲自合作。二战爆发后,他不得不回望自己的祖国,加入荷兰抵抗组织。1944年,在法国乡野的一个黑夜里,范·斯托克姆的人生轨迹戛然而止。 但时间旅行与旋转宇宙的理论并未因此消逝。1949年,这些概念被逻辑学天才库尔特·哥德尔重新提出。哥德尔今天被公认为史上最伟大的逻辑学家之一,他的不完全性定理至今仍让人叹服。 为了逃离动荡的欧洲,哥德尔来到美国,在普林斯顿高等研究院与爱因斯坦成为挚友。爱因斯坦甚至特意开车带他去面试,帮他获得职位。哥德尔将其卓越的数学才华投身于相对论与时空结构的研究中。 1949年,他提出了一个广义相对论场方程的解。哥德尔发现了旋转宇宙的数学模型,其中存在闭合的时间曲线,即未来可能“绕回”过去。这一可能性令爱因斯坦感到不安,他甚至重新检查了自己的方程,怀疑是否存在疏漏。 我们的宇宙是否真的在旋转?观测显示,宇宙的整体旋转极其微弱,而哥德尔描述的旋转模型只是理论上的可能性。尽管如此,在相对论框架下,时空可以极度弯曲,物理学家后来提出了更多时间旅行的可能场景:穿越黑洞中心、利用虫洞,或者如兰扎托和范·斯托克姆设想的,在一个旋转的宇宙中航行。 此外,还有一种更奇特的结构——时间晶体,以及像莫比乌斯环一样的时空扭曲。物理学不仅是爱因斯坦在开拓新路径,还有无数后来者在探索。答案可能潜藏在宇宙最微小的尺度上。 遥远的未来,文明几乎陷入绝望,剩余生命稀少且缓慢消逝于无尽黑暗之中。但在最后的避难所里,几位学者仍在工作,目睹宇宙最后的光辉。古老书籍曾预言这一刻,提醒世人:相对论中的巨大引力将残存物质维系在一起,直到最后一个黑洞蒸发。
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