大爆炸前发生了什么?

我们怎样才能在宇宙开始之前存在的内容?哈佛史密森的科学家们的天体物理学中心建议了一种方式。

蓝色正弦波宽朝向泡沫扩展到右侧。

艺术家’显示由原始宇宙的不同理论中的原始标准时钟产生的信号模式的概念。顶部:大反弹。底部:通货膨胀。图像Via CFA .

我们可以在我们的宇宙开始之前了解存在的内容吗?一些理论表明,在大爆炸之前,无论存在什么 契约,而不是扩大,因为我们的宇宙今天。或许是什么契约是一个早期的宇宙。如果是这样,我们认为是一只大爆炸的是实际上是一个 大弹跳。但是我们宇宙的流行理论,称为 通货膨胀理论, 没有 ’t 呼吁以前承包宇宙的想法。

那么如果通货膨胀理论可以证明是假的?如果是这样,门将向其他理论开放,其中一些人在我们的宇宙开始之前建议了萎缩的状态。如果通货膨胀理论可能被证明是假的,我们’D有一些潜力探讨–通过这些其他理论–大爆炸前的宇宙。

现在是哈佛史密森尼的科学家团队的天体物理学中心( CFA )已经制定了一种可以用于实验伪造通货膨胀的方法。该研究将出现在物理学期刊中 物理评论信 作为A. 编辑’ Suggestion.

让’从这里开始开始…字面上地。通货膨胀是在大爆炸后立即谈到的时间。它描述了一个宇宙,其尺寸大小地扩展为一秒钟的短级。通货膨胀理论解决了关于我们宇宙结构和演变的一些重要奥秘。但是,根据CFA科学家,其他非常不同的理论–包括那些确实允许以前收缩宇宙和大反弹的人–也可以解释这些谜团。这些科学家在一个中说 陈述 :

帮助决定通货膨胀和这些其他想法之间的问题 伪造性 - 也就是说,是否可以测试理论以潜在地显示它是假的 - 不可避免地出现。

一些研究人员,包括 AVI Loeb. of CfA –谁是新研究的一部分–以前提出了对通货膨胀的担忧,理由是困难,如果不是不可能的话,伪造。 Loeb说:

伪造性应该是任何科学理论的标志。当前通货膨胀的情况是它’如此灵活的想法,它不能实验伪造。无论人们为某些可观察属性衡量的价值是什么,总是有一些可以解释它的通货膨胀型号。

由CFA领导的科学家团队’s 兴冈陈以及Loeb和Loeb和 Zhong-Zhi Xianyu 哈佛大学物理系,已经应用了他们称之为的想法 原始标准时钟 对于非通胀理论,并制定了一种可用于实验伪造通货膨胀的方法。

为了找到可以将通货膨胀与其他理论分开的一些特征,团队开始通过识别各种理论的定义性质 - 原始宇宙大小的演变。仙宇说:

例如,在通胀期间,宇宙的大小呈指数增长。在一些替代理论中,宇宙合同的规模。有些人做得很慢,而其他人则做得很快。

迄今为止,人们已经提出的属性通常在不同的理论之间遇到困难,因为它们与原始宇宙大小的演变没有直接相关。

因此,我们希望找到可观察属性的内容,可以直接链接到该定义属性。

根据这些科学家,原始标准时钟产生的信号可以用于这种目的。他们解释说:

该时钟是原始宇宙中的任何类型的重型粒子。这种颗粒应该存在于任何理论中,并且它们的位置应该以某种常规频率振荡,就像时钟的滴答一样’s pendulum.

原始宇宙并不完全均匀。在Minuscule鳞片上有很小的违规性,成为当今观察到的大规模结构的种子’宇宙。这是物理学家依靠学习大爆炸前发生的事情的主要信息来源。

标准时钟产生的刻度被印在这些不规则性结构中的信号。原始宇宙的不同理论中的标准时钟预测了不同的信号模式,因为宇宙的进化历史是不同的。

陈说:

如果我们想象到目前为止我们学到的所有信息,就大爆炸前发生了什么,那么标准时钟会告诉我们应该如何播放这些帧。没有任何时钟信息,我们都不’知道电影是否应该向前或向后播放,快速或缓慢,就像我们不确定原始宇宙是充气或收缩的,以及它所做的速度有多快。这是问题所在的地方。当电影在大爆炸前拍摄时,标准时钟为每个框架上的时间戳放在这些框架上,并告诉我们如何播放电影。

该团队计算了这些标准时钟信号应该如何看待非通胀理论,并建议如何在天体物理观察中搜索它们。共同作者咸宇说:

如果发现代表具有缔约宇宙的信号模式,则会伪造整个通货膨胀理论。

陈补充说,这个想法的成功伴随着实验。他说:

这些信号将是非常微妙的,以检测,因此我们可能必须在许多不同的地方搜索。宇宙微波背景辐射是一个这样的地方,星系的分布是另一个。我们已经开始搜索这些信号,并且已经有一些有趣的候选人…

他们说,他们表示,需要更多的观察数据来承受这些理论思想。

底线:我们不’T知道在大爆炸前发生了什么,但一些宇宙理论在它之前提出了萎缩。也许是早期的宇宙正在签约。不幸的是,今天最受欢迎的宇宙理论– inflation theory – doesn’呼唤这个想法。现在,CFA的科学家设计了一种方式,即通货膨胀理论可能是伪造的。如果它被伪造,门将对一些其他理论开放,其中一些其他理论暗示在大爆炸收缩。

资料来源:原始功率谱中通货膨胀替代品的独特指纹

一个相关的上一个工作:量子原始标准时钟

通过CFA

 地球