爆炸性的结果需要新的宇宙理论
如果你把宇宙的故事想象成一部在后期制作中无休无止的电影，那么宇宙学家就会成为它的痴迷的剪辑师，不断地调整叙事。他们正在制作的版本是一项惊人的电影成就：它从一声巨响开始，时空从虚无中爆发出来，然后随着恒星和星系的形成而雄伟地展开，由可见物质和神秘暗物质的引力雕刻而成，同时由于一种被称为暗能量的阴影力量而平静地膨胀。 但这不可能是最终的剪辑。我们越深入太空，就越觉得它不完整：故事中存在着一些细微的不一致之处，而且关键人物仍然令人抓狂地难以捉摸。几十年来，宇宙学家一直在努力完善这个脚本。 现在，他们终于从宇宙中得到了新的灵感。一台强大的望远镜已经绘制了数百万个遥远星系的地图，以前所未有的精度追踪宇宙的膨胀。它似乎揭示了暗能量的行为是如此奇怪，它不可能是我们想象的那样。 如果得到证实，这将是一个令人兴奋的转折。理论家正在考虑彻底重写暗能量。这一切的结果如何还远不清楚。但许多人都热衷于我们即将制作一个更丰富、更详细的宇宙故事——一个看起来与当前版本非常不同的故事。 “我们正处于一个有趣的时刻，”说 亚当·里斯马里兰州约翰·霍普金斯大学的天体物理学家，因发现暗能量而获得 2011 年诺贝尔物理学奖。他补充道，如果有人正在拍摄一部记录宇宙电影制作过程的纪录片，“我会说：‘现在别去洗手间。’” 宇宙学的标准模型 我们目前关于宇宙起源和演化的最佳图景是在一个世纪的时间里拼凑而成的。它始于 1915 年阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 广义相对论，它将重力描述为大质量物体扭曲时空的结果。 当时，宇宙被认为是静态的，因此爱因斯坦在他的方程中添加了一个平静的术语，称为“宇宙常数”。但在 1929 年，天文学家埃德温·哈勃观察到遥远的星系正在加速远离彼此，这表明宇宙正在膨胀，并促使爱因斯坦放弃了他的常数。 然后是大爆炸理论。虽然它现在已成为福音，但直到 20 世纪 60 年代，与之竞争的稳态理论才被淘汰，因为天文学家发现了大爆炸留下的原始辐射海洋—— 宇宙微波背景 (CMB) – 具有与预测相匹配的属性。 随着我们深入太空的能力不断提高，大爆炸理论已经不够了。 20 世纪 80 年代，天文学家发现可见物质的引力不足以将星系聚集在一起或解释星系团的形成。修复方法是调用不可见的 暗物质。十年后，里斯和他的同事领导的对遥远爆炸恒星的观测表明，与所有人的预期相反，宇宙正在加速膨胀。宇宙常数被恢复，尽管被重新标记为 暗能量。 暗能量光谱仪的新宇宙地图 DESI 协作/DOE/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R。普罗克特 Lambda-CDM 跻身科学最伟大的成就之列。它结合了优雅与令人惊叹的影响力，仅使用六个参数来描述宇宙的整个历史，做出了一系列精确的预测，并已通过日益精确的观测得到验证。 “它非常成功，”说 迈克·特纳是伊利诺伊州芝加哥大学的理论宇宙学家。 “与 1980 年左右我成为宇宙学家时所拥有的相比，天哪，这超出了我们的想象。这绝对令人惊叹。” 然而，正如特纳所说，“现在远远低于我们愿意接受的程度”。这在一定程度上是科学永不停息的本质：即使是最成功的理论也只是更深入理解的近似，当我们用新的观察结果对它们进行压力测试时，我们会发现松散的末端和裂缝。 “现在，暗能量和暗物质……它们是附加物，”特纳说。它们都发挥作用。有强有力的经验证据表明它们的存在。 “但它们只是现象学描述，所以它们指出了更基本的东西。” 哈勃张力 裂缝也开始出现，其中最臭名昭著的就是 历史悠久，但被认为是 哈勃张力 2015 年。之所以如此命名，是因为两种不同的测量宇宙膨胀速度（称为哈勃常数）的方法不一致。当宇宙学家使用当前模型从 CMB 向前推断时，他们得到的值约为每秒每兆秒差距 […]
宇宙学危机可能意味着隐藏维度确实存在
大卫·帕克/科学图片库 去年，研究暗能量光谱仪（DESI）的宇宙学家报告称，被认为驱动宇宙膨胀的神秘暗能量可能会随着时间的推移而减弱。如果这些令人震惊的发现被证明是正确的，那么暗能量毕竟不可能是一个宇宙常数——我们方程中代表真空能量的固定项。当这个重磅炸弹袭来时，大多数讨论都集中在这对宇宙学标准模型（称为 lambda-CDM）意味着什么，这是我们解释宇宙演化的最佳尝试。 如果结果证实，我们最终可能会获得建立更好理论所需的线索。研究人员已经在忙于重新思考暗能量，可能还有暗物质和引力。 但如果暗能量的强度确实随着宇宙时间的推移而减弱，其影响可能会更广泛、更深刻。更广泛的是，它可以为另类宇宙论的支持者提供新的动力，从而改变我们对宇宙命运的理解。更深入，因为它甚至可能告诉我们一些关于时空最深层结构的深刻信息。 “当然有非常非常有趣的可能性来改变很多物理学，”说 埃里克·林德，加州大学伯克利分校的物理学家和宇宙学家。 根据 lambda-CDM，宇宙在最初的时刻经历了指数级膨胀的瞬间。这种解释被称为暴胀，似乎为宇宙在最大尺度上如此光滑、平坦和同质提供了一个原因。但通货膨胀也有其批评者，其中最突出的是 保罗·斯坦哈特，普林斯顿大学物理学家。 “通货膨胀不起作用，”他直言不讳地说，并补充说，它需要不太可能的初始条件，过于灵活，会导致许多人认为难以置信的多元宇宙场景。 循环宇宙 斯坦哈特长期以来一直提出另一种假设，即循环宇宙，即宇宙无限地膨胀、收缩和反弹。然而，为了让这样的模型发挥作用，暗能量必须进化。 斯坦哈特说：“它一定是某种衰变的暗能量，它停止加速宇宙的膨胀，开始减速，然后最终引起收缩，导致反弹和新的循环。”至少第一部分——扩张的加速正在放缓——正是我们在 DESI 数据中看到的情况。 这并不是说 DESI 结果为循环宇宙论提供了证据。我们可能还会在测量和分析中发现系统性错误，而且暗能量完全有可能在不产生收缩或反弹的情况下减弱。然而，如果暗能量衰变的迹象确实得到证实，那么斯坦哈特长期以来的论点就会变得可信。 “我往往非常保守，也非常有耐心，”他说。 “然而，我想说的是，现在比赛已经开始了。” 同样的情况也适用于另一个有争议的想法，该想法受到了 DESI 结果的强心剂。从广义上讲，弦理论认为，一切事物最终都是由极其微小的弦构成的，这些弦被压缩成隐藏的额外维度，其振动表现为我们所识别的各种粒子和力。它在 20 世纪 80 年代声名鹊起，因为它似乎为量子引力理论提供了一条途径，将量子理论和广义相对论调和成一些人所说的万有理论。 循环宇宙会经历一系列的结束和开始 科学图片库/Alamy Stock Photo 但弦理论学家长期以来一直在努力构建具有较小的正宇宙学常数的宇宙模型。在 2018 年和 2019 年发表的一系列论文中，理论物理学家 卡姆伦怀疑 哈佛大学的哈佛大学教授和他的同事提出了一系列被称为“沼泽地猜想”的提议，该猜想旨在区分可以从一致的量子引力理论中产生的粒子、力和时空理论，以及不能从一致的量子引力理论中产生的粒子、力和时空理论。利用这个框架，他们提出暗能量 不可能是宇宙常数 但它必须是一种场——类似于被认为推动通货膨胀的场——其能量随着时间的推移而变化。 当时，这样的提议与暗能量在宇宙时间内保持不变的长期信念相冲突。 “人们说：‘弦理论被排除了，因为暗能量是一个常数，’”瓦法说。 隐藏维度 但他和他的同事们坚持了下来。 2022年，他们提出了一个模型，其中时空具有 大隐藏额外维度，可能大到一微米，其大小随着宇宙时间的推移逐渐变化。随着这个维度的几何形状发生变化，我们观察到的宇宙中的能量也会发生变化。研究人员认为，这将表现为一种缓慢减弱的暗能量。 “没有什么异国风情 [here] “从弦理论的角度来看，”瓦法说，“额外维度正在发生变化，暗能量和暗物质都在响应它。” 很容易理解为什么 DESI 结果对弦理论家来说很有趣：瓦法和他的同事曾预测暗能量应该逐渐减弱，而现在这似乎正是我们所看到的。事实上，当 Vafa 和他的团队将 […]
我们在大爆炸之前瞥见了它，但它不是我们所期望的
想象一下，我们以某种方式拍摄了宇宙的整个历史，你可以倒着播放这部电影。它的起点与今天的情况很相似：一个巨大而优雅的星系和星云网。但随着磁带倒带，一切都开始缩小，直到达到转瞬即逝的能量小点——每个人都知道这一点为大爆炸。 这就是屏幕空白的地方。询问在此之前发生的事情会招致科学家和哲学家的蔑视。这就像问北极以北是什么——一个毫无意义、不可能的问题。 或者是吗？在过去的几年里，一些物理学家已经找到了一种方法来揭开这层帷幕并窥视背后的事物。它涉及到这样的认识：虽然我们无法求解准确描述这个时代的方程，但有时我们可以粗略地求解——而且在许多情况下，这仍然可能提供信息。 林尤金 伦敦国王学院的教授是这些想法的最重要支持者之一，他表示，数值相对论领域正开始揭示对以前无法解答的问题的见解。 除了消除关于大爆炸附近发生的事情的理论混乱之外，林和其他人的工作还提供了其他宇宙的令人惊讶的暗示，这些宇宙可能早于我们的宇宙，甚至与我们的宇宙相撞。这只是开始。 “我认为，随着越来越多的人发现它的强大功能，它会变得更加流行，”Lim 说。 成为大爆炸的最初想法来自一位比利时牧师的想法。 1927 年，乔治·勒梅特 (Georges Lemaître) 提出，如果宇宙正在膨胀，那么观测到的星系远离我们就能得到最好的解释。后来他据此推断，膨胀的宇宙一定是从一个点开始的——或者用他的话说是“原始原子”。关于他是否正确的争论一直持续到 1964 年，当时物理学家阿诺·彭齐亚斯 (Arno Penzias) 和罗伯特·威尔逊 (Robert Wilson) 检测到了宇宙微波背景辐射 (CMB)，通常被称为大爆炸的余辉。这种光的图案现在笼罩着整个天空，它的存在毫无疑问地证明了宇宙是从一个炎热、致密的状态开始的。 但当谈到早期宇宙时，物理学只能带我们到目前为止。我们可以回溯到大约 137 亿年前，当时宇宙是一个极其致密的能量球——这个阶段被称为热大爆炸。但如果尝试超越这一点，我们就会脱离现实。有些人通俗地认为大爆炸是时间开始时的一个无限密度的点，但我们没有证据表明这种所谓的奇点发生过，也没有任何可以描述它的方程（参见下面的“极早期宇宙的非常简短的历史”）。 奇点 追溯过去，一些物理学家认为宇宙始于一个密度无限的点，称为奇点。这应该是时间和空间“开始”的时候——但解释这意味着什么是一个挑战，而且没有证据证明它发生过。 通货膨胀 理论上，这一时期持续了十亿分之一万亿分之一秒，在此期间宇宙增长了 1026 倍，从亚原子粒子的大小增长到大约葡萄柚的大小。 炙热的大爆炸 通货膨胀之后，我们知道有一段时期扩张速度较慢（但仍然较快）。这持续了大约 38 万年，到最后宇宙已经冷却到足以开始形成第一个亚原子粒子的程度。 为什么我们不能追溯到热大爆炸之前？它与阿尔伯特·爱因斯坦的空间和时间理论的方程有关。他的方程描述了时空的几何形状，但众所周知，除了最简单的情况之外，在所有情况下都很难精确求解。在引力极其强大的情况下（例如，在黑洞附近或大爆炸前后），这是不可能的。 但自 20 世纪 50 年代末以来，物理学家一直在尝试求解这些方程，但不是精确求解，而是近似求解。最初的希望是这种方法可以用来计算引力波——即时空结构中的涟漪——会是什么样子。直到2005年，科学家们才发现 设法做到了这一点，开启了引力波天文学的新时代，并最终在 2016 年实现了成果，当时引力波终于被观测到。 林想出了用同样的方法来解决宇宙学中更深层次问题的想法。该计划是将某些起始条件代入方程，并要求超级计算机尝试粗略地求解它们，然后以稍微不同的条件重复。这将产生有关时空在以前不可知的情况下如何表现的信息。起初，林认为他可能只需要基本的计算机代码，但他最终建立了一个雄心勃勃的模型来运行这些计算。 “我想说的是，我们想建造一架小型单人战斗机来摧毁死星，但最终却建造了死星，”他说。 测试通货膨胀 在过去的几年里，林和其他人一直在使用这种方法来探索我们最重要的假设，即热大爆炸（即通货膨胀）之前发生的情况。暴涨理论是艾伦·古斯（Alan Guth）、安德烈·林德（Andrei Linde）等人在20世纪80年代提出的，旨在解释为什么宇宙的物质和能量在最大尺度上如此平滑地分布。这并不是宇宙开始时最可能的状态，因此人们提出暴胀是消除宇宙裂缝的一种手段。按照这种观点，宇宙膨胀得如此之快，以至于任何微小的肿块都被拉伸得微不足道。 然而通货膨胀也存在几个问题。其中之一是严厉的批评，即我们无法解释是什么导致通货膨胀开启，然后几乎立即再次关闭。为了解决这个问题，物理学家援引了假设的暴胀场。一个关键的想法是该场的“势”，您可以将其视为类似于引力势。如果你在山顶，引力场的势能比你站在椅子上时更大。同样，暴胀场一定具有很高的潜力来开启暴胀，并且它一定会迅速下降，因此它会关闭。 让事情变得更复杂的是，我们知道太空中暴胀场的形状可以是凹的或凸的，曲线可以是陡的或浅的。它的确切形状对暴涨如何发生有影响，从而影响它是否与我们所知的宇宙历史后期发生的情况相符。研究 CMB 为我们提供了以下线索： […]
2026 年 2 月最佳科普新书包括 Maggie Aderin 和 Michael Pollan 的著作
对于我们这些生活在北半球的人来说，开始与冬天的昏昏欲睡作斗争还远远不够，所以当你带着一堆好书躺在床上时，没有必要找借口。当您避开寒冷的户外时，这里有很多事情可以让您有事可做。这个月，我们从一位曾在这个教区任职的环境记者那里得到了气候希望，从一位明星科学家那里得到了诚实的回忆录，以及对女性身体商品化的令人瞠目结舌的描述。鉴于本月情人节的乐趣，我们还有一本书可能会挑战我们对寻找爱情的认知。在该部门获得我们所能提供的所有帮助总是一件好事——享受吧！ “在晴朗的月夜，我们有时会走到外面，一起对着月亮嚎叫。这是一种宣泄、原始的笑声，但我不确定我们的邻居对此有何看法。”这是玛吉·阿德林，在她的回忆录中描述了她和她的女儿如何分享对月亮的热爱， 星童。阿德林是英国顶级科普人士之一（BBC 天文学节目的联合主持人， 夜晚的天空）并在詹姆斯韦伯望远镜和双子座望远镜方面做出了开创性的工作。哦，对了，她的名字前面有一个“Dame”，以表彰她的工作，还有美泰为她制作的芭比娃娃。 星童 讲述了她复杂的早年生活（监护权之争、12 年 13 所学校、阅读障碍），以及她如何将自己的抱负寄托在明星科学上，结果却成为伦敦帝国理工学院物理课程中唯一的黑人女性。从最偷偷摸摸的角度看，它看起来像是一本非常引人入胜的读物——也是你希望更多科学家能够出版的那种诚实的回忆录。 我们的大脑如何将相对简单的单位——生物神经元——转变为思维？这是一个相当有趣的故事：人类大脑拥有 860 亿个神经元，在神经网络之间建立了约 100 万亿个连接，堪称复杂性的奇迹。但支撑人类智力、欲望甚至意识的组装也使得使用人工神经元构建的机器中出现类似思维的能力——而我们的聊天机器人使用最初作为思维模型开发的人工神经网络。这一切是如何运作的——人工智能又将走向何方？寻找答案的好地方是 涌现的心灵 作者：高拉夫·苏里 (Gaurav Suri) 和杰伊·麦克莱兰 (Jay McClelland)。这两位学者横跨计算神经科学、实验心理学、计算机科学和语言学。他们的书得到了 2024 年诺贝尔物理学奖获得者杰弗里·辛顿 (Geoffrey Hinton) 和 DeepMind 联合创始人穆斯塔法·苏莱曼 (Mustafa Suleyman) 等杰出人物的高度推荐。 你的感情对象是9分，而你只是5分吗？难道有些人根本就不是“结婚对象”吗？这些听起来像是在寻找浪漫关系时使用的粗略评估，但世界上很多人似乎都沉迷于这种想法。但它到底有多科学呢？幸运的是，从以下方面来看，我们似乎很快就会得到一些基于证据的答案 进化的结合 作者：保罗·伊斯特威克。他是加州大学戴维斯分校的心理学家，也是该校吸引力与关系研究实验室的主任，他说这些想法已经深入到我们的文化中，创造出让我们对人际关系感到绝望的叙事，或者更糟糕的是，助长厌女症和暴力。希望科学能够拯救我们。 迈克尔·波伦在他的新书中探讨了棘手的意识话题 克米歇尔67 已有 350 种意识理论摆在桌面上，还有空间容纳更多一种吗？幸运的是， 世界呼吁rs 并不是真正的另一个竞争者。一方面，它的作者是迈克尔·波伦（Michael Pollan），他是一位作家和思想家，通过讲述我们与植物和迷幻药物的关系的书籍，他以某种方式成功地既是左翼领域又具有高度影响力，尤其是 如何改变你的想法。这本书似乎与其说是理论性的，不如说是经验性的，波伦使用许多不同的视角（神经科学、心理学、哲学、迷幻）以个人方式探索该领域。他从一章开始，讲述了 25 多年前神经科学家克里斯托夫·科赫 (Christof Koch) 和哲学家大卫·查尔默斯 (David Chalmers) 之间著名的赌注，赌注是到 2023 年科学是否能对意识做出解释。考虑到问题的规模，25 年多的时间其实并没有那么长——所以波伦最终在圣达菲郊外的一个山洞里寻找不同类型的答案，并提供了一段精彩的退出引言：“我睁开眼睛，一个世界出现了……”很棒的东西。 […]
第一次量子涨落引发了一个巨大的宇宙之谜
早期宇宙的微小振荡在宇宙上留下了巨大的印记 约瑟夫·克洛帕卡/阿拉米 以下是我们的《迷失时空》时事通讯的摘录。每个月，我们都会深入研究来自宇宙各地的有趣想法。你可以 在此注册“迷失时空”。 “一开始”。 自从5月份以来，这三个词就已经施展了相当大的魔力。th 公元世纪，被圣经学者称为“P”的以色列牧师在羊皮纸上涂上墨水，写下了这本书的开头几行。 创世记。我们对创世故事的现代讲述同样充满诗意，因为它与我们今天在宇宙中观察到的事物是一致的。根据我们认为我们所知道的，事情的大致情况是这样的。 我们无法用言语来描述最初的过程，因为这根本超出了物理学和人类的经验。但我们可以从现在向后推断，宇宙是在大约 138 亿年前的一次热大爆炸中形成的。随着宇宙的膨胀，早期的宇宙遭受了一系列的量子痉挛。一种被称为宇宙膨胀的爆发性膨胀使空间变得平坦，但微小的波动就像琥珀中的气泡一样被困住了。 这些量子涨落留下了印记。宇宙的某些区域比其他区域膨胀得更快，很早就形成了热物质，并产生了比其他区域稍密的区域，称为超密度区域。其他区域扩张速度较慢，导致密度较低。大约 100 秒后，物质呈现出熟悉的形式：氢核（单个质子）和氦核，统称为重子物质，加上自由电子。这个熟悉的物质却伴随着一个陌生的老大哥：暗物质。 在这个阶段，宇宙是一种高温等离子体，以密集的辐射为主，其行为很像流体。在其大爆炸起源的动量的推动下，它继续膨胀，并得到潜在的暗能量（所谓真空的推进能量）的帮助。随着大爆炸失去动力，膨胀速度又减慢了 90 亿年，此时暗能量接管并开始再次加速膨胀。 散布在早期宇宙中的超密度物质主要由暗物质和一小部分重子物质组成。重力开始起作用，吸引更多的每种物质，周围的辐射就像胶水一样粘在重子物质和电子上。这种辐射的压力达到了抵抗进一步压缩的程度，重力和辐射压力之间的竞争引发了等离子体中的声振荡（声波）。 唉，就算周围有人能听，也听不到这些声波。它们的移动速度超过光速的一半，波长以百万光年为单位。尽管如此，我仍然喜欢将其视为宇宙诞生的时期。 歌唱。 当等离子体中产生的压力波压缩以辐射为主的流体时，它向外膨胀，带负电的电子被拉动，拖着它们后面较重的带正电的重子。暗物质不与辐射相互作用，因此它被抛在了后面。最终的结果是由过于致密的重子物质组成的球形波向外扩展，在其尾迹中留下了所谓的稀薄区——一个低物质密度的区域。 这些声波的速度由重子物质的密度和辐射密度之间的平衡控制。宇宙时间线早期产生的声波是由较小的超密度产生的，因此具有较小的振幅和较高的频率。它们受到严重阻尼，并且在单个压缩-稀疏循环之后不会持续太久。由于类似的原因，在空气中传播的超高频声波是不可持续的。 在这一切发生的同时，宇宙仍在继续膨胀和冷却。大约 38 万年后，它已经充分冷却，电子可以被氢和氦原子核捕获，形成中性原子。宇宙学家称之为重组。这大约需要 10 万年才能完成，在物质密度高的区域发生得更慢。由于没有暴露的电荷与之相互作用，辐射被释放。它扩散开来，形成我们后来所说的宇宙背景辐射。其中一些辐射当时是可见的，尽管周围显然没有人看到它。 宇宙微波背景辐射图显示了与密度略有不同的区域相对应的微小温度波动 欧空局和普朗克合作 辐射压力急剧下降，声速也急剧下降，留下重子物质的球壳冻结在原地，就像涨潮时带到海滩上的一排漂浮物一样。最后一次也是最大的压缩波留下了一个可见物质的集中球体，距最初的超密度大约 4.8 亿光年左右，称为声视界。 早期的、严重阻尼的波会在整个宇宙的物质分布上留下小规模的印记。但后来在重组之前形成的波具有更大的振幅和更低的频率。事实上，我们今天仍然可以看到这些证据，因为与压缩波相关的高物质密度区域会产生稍热的背景辐射，而与稀疏相关的低物质密度区域会产生稍冷的背景辐射。因此，在宇宙背景辐射中，大爆炸后几十万年的物质分布留下了印记。这就是宇宙学家所说的“宇宙的特征”。 最后一个声波的波长敏感地取决于空间曲率。由于我们从地球上的有利位置看到的天空是大约 130 亿年进一步膨胀的结果，因此哈勃常数的值（衡量当今宇宙膨胀速度的指标）也牢牢地嵌入到这种描述中。 量子涨落和声波振荡都留下了明显的迹象，就像宇宙犯罪现场的血腥指纹。前者于 1992 年 4 月 23 日首次向世人揭示，通过 COBE 卫星任务探测到的宇宙背景辐射全天空图的温度变化模式。探测它们的项目的首席研究员乔治·斯穆特（George Smoot）努力寻找最高级的词来表达这一发现的重要性。 “如果你有宗教信仰，”他说，“就像看到了上帝。”声波振荡的揭示需要更长的时间，因为它们需要更灵敏的仪器。 假设我们观察天空中两个不同的方向（从轨道卫星测量）。我们将这些方向连接起来形成一个投射到空间中的三角形。该三角形顶点的角度称为角标度。 声视界意味着在距离另一个热点约 4.8 亿光年的宇宙背景中找到一个热点的机会略高于平均水平。当前的大爆炸宇宙学表明，这个距离可以转化为约 1° 的角尺度。这大约是 COBE 上仪器所提供的角分辨率的 […]
揭示暗物质和幽灵粒子的相互作用
插图（免费图片） 一项新的研究提供了强有力的证据，表明暗物质与中微子相互作用，中微子通常被称为宇宙“幽灵粒子”。这一发现对宇宙学标准模型提出了挑战，而宇宙学标准模型一直是科学家理解宇宙的主要参考。 中微子赢得了“幽灵粒子”的绰号，因为它们不带电荷，几乎没有质量，并且能够毫无阻力地穿过行星大小的固体物体。每秒约有 100 万亿个中微子在不被注意的情况下穿过人体。暗物质也类似，尽管它占宇宙物质的85%，但它不与光或普通物质相互作用，因此只能通过引力的影响来检测它的存在。 挑战标准理论 谢菲尔德大学研究小组的研究结果表明，暗物质和中微子之间存在着以小动量交换形式存在的微妙相互作用。这与 Lambda 冷暗物质 (LCDM) 模型相反，该模型指出两者独立存在，互不影响。 另请阅读：中国正在建造一个地下球来捕获困扰地球的幽灵粒子 这些证据是通过使用智利的暗能量相机进行的大规模观测、斯隆数字巡天的星系图以及欧空局普朗克望远镜的宇宙过去数据收集的。数据显示，现代宇宙比现有理论预测的“不那么混乱”。 解答宇宙之谜 谢菲尔德大学研究小组成员埃莱奥诺拉·迪·瓦伦蒂诺（Eleonora Di Valentino）解释说，这些结果回答了宇宙学领域的一个古老难题。 迪·瓦伦蒂诺在一份声明中说：“对早期宇宙的测量预测，与我们今天观察到的相比，宇宙结构应该随着时间的推移而变得更强。然而，对现代宇宙的观察表明，物质的块状程度比预期的要稍低，这表明早期和晚期测量之间存在轻微差异。这种张力并不意味着标准宇宙学模型是错误的，但可能表明该模型是不完整的。” 另请阅读：研究：暗物质不存在，宇宙的年龄可能是 270 亿年 他补充说，暗物质和中微子之间的相互作用可以帮助解释这些差异，并为宇宙结构如何形成提供新的见解。 迈向重大突破的步骤 下一阶段是利用对宇宙微波背景（CMB）的精确观测来测试这个想法，宇宙微波背景是大爆炸后事件的剩余辐射。天文学家还计划利用引力透镜现象来更准确地测量暗物质的分布。 夏威夷大学的 William Giarè 强调了这一发现对物理学界的重要性。 “如果暗物质和中微子之间的这种相互作用得到证实，这将是一个根本性的突破。这不仅会揭示各种宇宙学探测工具之间的差异，而且还为粒子物理学家在实验室实验中寻找哪些特性以揭示暗物质的真实本质提供了真正的方向，”贾雷解释道。 （太空/Z-2） 1767682208 #揭示暗物质和幽灵粒子的相互作用 2026-01-06 06:31:00
今年彗星着火了——无论好坏
莱蒙彗星，2025 年 10 月 26 日在意大利北部拍摄 马塞尔·克莱门斯/阿拉米 我认为没有人宣布这一点，但 2025 年对于彗星来说是重要的一年。还有莱蒙彗星，它在一月份被发现，并在新闻中停留了整整九个月。莱蒙彗星的太阳加热产生的长而美丽的尾巴的图像每次都会让我停下来。 然后是 9 月份发现的 C/2025 R2 (SWAN) 彗星，这颗彗星非常明亮，即使在万圣节靠近月球时，观测者仍然可以清晰地看到它。还有 彗星 3I/阿特拉斯因哈佛大学一位主修宇宙学的天文学家宣称这是一个外星探测器而闻名。 作为一名知道自己不是彗星专家的宇宙学家，我相信所有专家都说，毫无疑问，3I/阿特拉斯彗星不是外星物体。这应该不会令人失望。这颗彗星在科学上仍然令人着迷。它与 Lemmon 和 SWAN 不同，因为它起源于太阳系之外。根据定义，3I/Atlas 彗星是星际彗星。 它到达我们的太阳系使其成为一个令人兴奋的机会。通过研究它的成分，我们可以了解很多关于它的母星的信息，尽管不可能逆向工程它的确切轨迹。换句话说，即使我们不知道我们正在研究哪颗恒星，我们也可以了解一颗神秘恒星的成分。 我们今年的彗星之旅只是人类对天空中出现的神秘天体做出的一系列反应中的最新一次。也许最著名的是，贝叶挂毯将 1066 年哈雷彗星的经过描述为诺曼入侵英格兰的开始。今天，我们知道人类不是宇宙的中心——宇宙也没有中心——但我可以原谅有人暂时认为 2025 年的彗星试图告诉我们一些事情。 当我们回顾这一年时，发生了如此多可怕和令人失望的事情，以至于我们很容易认为这些彗星可能预示着我们所知的世界末日。美国科学正面临困境 现任政府 取消补助金和计划（见第 20 页）。在美国和英国，针对移民的攻击已变得更加主流。 作为一名黑人和犹太酷儿科学家和移民的孩子，保持内心对我来说是每天面临的挑战。我知道有人希望我闭嘴。与我所有的科学训练相反，我可以选择将彗星视为我应该屈服的信号。但还有另一种选择：作为一名科学家，我可以见证彗星为我带来希望的方式。它们是一个美丽的视觉庇护所。为了见到他们，人们也聚集在一起。我很喜欢我的天文摄影小组中关于他们的帖子。当我发现所有“这是外星人吗？”各种出版物中的错误信息令人深感沮丧，我喜欢人们抬头仰视。 展望 2026 年，我的愿望清单很长。从科学角度来说，我真的想要一种范式转变的暗物质观察。在社会方面，我希望所有儿童都能在身份肯定的社区中获得所需的食物、住房、教育和医疗保健。这些都是大梦想，到今年年底可能不会实现。但彗星提醒我们，宇宙中充满了巨大而奇妙的惊喜。正如我们寻找彗星的工作一样，我们也应该建设我们需要的更美好的世界。 主题： 2025-12-10 18:00:00 1765404079
我们生活在模拟中吗？这个实验可以告诉我们
托马斯·安德森（又名尼奥）正在走上一段楼梯，这时他看到一只黑猫摇晃着身体走过门口。然后那一刻似乎又在他眼前重演。他想，这只是一种似曾相识的感觉。但事实并非如此，他的同伴坚称：他生活在一个计算机程序中，而且他刚刚目睹了一个故障。 这是 一个场景来自 黑客帝国这部于 1999 年上映的电影，但我们对我们可能生活在模拟现实中几个世纪的可能性感到着迷和不安。这个想法如此深刻，部分原因是它很难反驳：如果我们沉浸在一个虚假的世界中，我们怎么能知道呢？ 一些物理学家认真对待这个概念。 “整个宇宙可能像一台巨型计算机一样运行，”说 梅尔文·沃普森 英国朴茨茅斯大学的他长期以来一直对 模拟假设。他相信已经有重要的线索表明这是正确的——他甚至提出了我们如何通过实验找出真相。 生活在虚假现实中的想法至少可以追溯到古希腊哲学家柏拉图。在他的洞穴寓言中，柏拉图想象人们被锁在洞穴里，这样他们只能看到外面物体的影子。柏拉图认为囚犯们不会有逃跑的欲望——他们无法想象洞穴之外有什么，也不知道自己被困住了。 2003年，哲学家 尼克·博斯特罗姆 发表了一篇论文，认为这是我们更有可能生活在模拟中。论据是 得到埃隆·马斯克等人的支持。不过，值得注意的是是谁提出了这样的说法。天体物理学家表示：“其中大部分来自科技界——我们可以建造像现实一样丰富的东西，这符合他们的利益。” 佛朗哥·瓦扎 意大利博洛尼亚大学的教授今年早些时候发表了一篇论文，表明这是 几乎不可能我们生活在模拟中。 不过，这充其量只是间接证据。 “这听起来有点牵强，”瓦扎说。但我们能设计一个合适的测试吗？ 测试模拟假设 瓦普森 试图为这个实验筹集资金，但他至今未能筹集到资金。不过没关系，因为他后来开发了另一种方法来攻击模拟假设。它取决于热力学第二定律，这是一条铁定的物理定律，即无序或熵在封闭系统中总是增加。它解释了为什么冰块会融化而茶会变冷。 沃普森说，如果宇宙只是某个外星硬盘中的信息，那么这样的原理应该扩展到信息本身。因此，在 2022 年，他提出了他所说的 信息动力学第二定律。这表明系统可以包含的平均信息量必须保持不变或减少，以平衡物理熵的增加。 “信息永远无法自行写入，但它可以自行删除，”沃普森说。 “随着时间的推移，记忆棒上的文件会退化，有些文件可能会消失。但空记忆棒上永远不会有文档、书籍或图片单独出现。” 沃普森声称，根据他对病毒基因组信息随时间变化方式的研究，他的定律至少在某种程度上在本质上是正确的。但当他将新定律应用于整个宇宙时，他的关键见解就出现了。在这里，这条定律崩溃了，因为随着时间的推移，引力的影响将物质排列成承载信息的模式——恒星、行星、星系和宇宙网。 这意味着什么？沃普森说，引力一定是一种阻止宇宙信息熵膨胀失控的机制。他认为，这正是任何模拟宇宙的人都想要的东西——一种确保程序规模不会变得太大的方法。 “重力不是一种力，而是一种压缩机制，通过将物质聚集在一起来减少信息熵，”他说。 随着时间的推移，引力将物质排列成像宇宙网一样的图案 欧空局 “我很看重应用信息论来对物理学有不同的看法，”瓦扎说。但最终，他认为沃普森的工作并不支持模拟假设。事实上，他已经计算过，需要 不可能的能量 真正模拟我们的宇宙。 尽管如此，我们可能还有其他方法来发现矩阵中的故障。 2007年，已故宇宙学家约翰·巴罗 提议任何模拟 会产生程序员必须修复的微小计算错误。我们会注意到这样的干预吗？巴罗认为，一个微妙的迹象是自然不断变化。有趣的是，当今物理学界最激烈的争论之一是关于以下证据： 宇宙膨胀的速度已经减缓 过去30亿年。可疑的？也许。但肯塔基州路易斯维尔大学的计算机科学家罗曼·扬波尔斯基 (Roman Yampolskiy) 表示，时间太长，不可能是故障修复的结果。 “这必须是突然的，”他说。 如果我们生活在模拟中，那就不可避免地会提出我们是否能够逃脱的问题。亚姆波尔斯基权衡了我们的选择 2023 年的论文。他建议，一种可能性是构建我们自己的模拟，然后让人工智能爆发。也许我们可以复制人工智能的策略。或者，我们可以尝试吸引程序之外的注意力——也许可以通过大量谈论模拟。 “最好的选择始终是协助逃生，外面有人向我们提供信息，”他说。 话又说回来，无论是谁运行模拟，都可能不希望我们逃脱。我们甚至可能无法在计算机化宇宙的范围之外生存。所有这些都足以让你想知道：如果我们生活在模拟中，我们真的想知道吗？ 主题： 2025-12-08 […]
太阳系穿越太空的速度比预期的要快得多
用户评分：4 / 5 测量太阳系在太空中的速度听起来很简单，但它是对我们宇宙学理解最具挑战性的测试之一。当我们的太阳系穿过宇宙时，这种运动会产生一种微妙的不对称性，即一种“逆风”，其中稍远的星系更多地出现在我们的行进方向上，而不是在我们后面。 这种效应极其微弱，需要灵敏的测量才能检测到。比勒费尔德大学的天体物理学家卢卡斯·伯姆 (Lukas Böhme) 领导的团队分析了射电星系，即发射特别强无线电波的遥远物体。与可能被灰尘和气体阻挡的光学望远镜不同，射电望远镜无论有什么障碍物都可以检测到这些长波长发射，使天文学家能够观察传统仪器看不见的星系。 研究人员结合了来自三个射电望远镜网络的数据：欧洲设施 LOFAR（低频阵列）以及另外两个天文台。这个前所未有的数据集使他们能够以极高的精度计算天空中的射电星系。他们还开发了一种新的统计方法，该方法考虑到许多射电星系具有多个组成部分的事实，这一改进产生了更大但更现实的测量不确定性。尽管误差估计保守，但结果还是令人惊讶。分析揭示了射电星系的各向异性，即超过 5 西格玛统计显着性的偏斜分布。用科学术语来说，这是压倒性的证据，证明了真实的效果，而不是测量噪音。 测量到的不对称性比标准宇宙学模型的预测强 3.7 倍，该模型描述了自大爆炸以来宇宙的演化，并假设物质相对均匀地分布。这种巨大的差异导致了两种令人不安的可能性。要么我们的太阳系在太空中的移动速度确实比当前模型允许的要快得多，需要对我们对空间结构的理解进行根本性的改革，要么宇宙中射电星系的分布远不如天文学家假设的那么均匀。这两种情况都对现有的宇宙学提出了挑战。 该研究的合著者、比勒菲尔德大学的多米尼克·施瓦茨教授说：“如果我们的太阳系确实移动得如此之快，我们就必须质疑有关宇宙大尺度结构的基本假设。” 研究结果与之前使用其他方法观察到的结果一致。先前对类星体（由超大质量黑洞提供动力的遥远星系的明亮核心）的研究在红外数据中显示出相同的异常效应。这一独立的证实表明，这种现象不是测量误差，而是宇宙的真实特征。这项研究表明，改进的观测技术如何从根本上改变我们对宇宙如何运作的理解，并提醒我们对于我们在宇宙中的位置还有多少未知。 布朗： 今日宇宙 1763368227 #太阳系穿越太空的速度比预期的要快得多 2025-11-17 08:02:00
一个遥远的星系正在被宇宙网扼杀
星系团大尺度结构的模拟 杰出的合作/ESO 宇宙网正在杀死一个星系。星系只有在充满气体时才能继续形成恒星，而一个距离近一亿光年的矮星系正在被遍布宇宙的巨大物质网剥夺其恒星燃料。 这个星系的一侧，称为 AGC 727130，看起来完全正常。然而，在另一边，气体被某种看不见的力量拉离，远远超出了星系的边缘。 尼古拉斯·卢贝尔 纽约哥伦比亚大学的教授和他的同事利用新墨西哥州的射电天文台甚大阵列发现了这个正在分裂的星系。 虽然 AGC 727130 靠近另外两个矮星系，但研究人员发现它距离它们还不够近，不足以导致与它们的任何相互作用成为扰动气体的原因。相反，他们的计算表明，其气体是通过一种称为冲压压力剥离的过程被推出的，在该过程中，穿过河内云（在本例中是宇宙网的一小部分）的星系将其气体留下。如果没有它，星系就会被“淬灭”，这意味着它无法再形成恒星。 宇宙网的细丝极其脆弱，因此一根细丝可能不足以剥离星系中的气体，但 AGC 727130 位于多条细丝的交叉点处。 “宇宙网能够通过冲击压力从星系中剥离气体的想法本身并不令人震惊，而且可能会发生很多次，但它很难看到，”卢伯说。 “抓住这个只是运气不好。” 寻找像这样的星系很困难，因为这是一个渐进的过程，而那些已经被剥夺了气体的星系往往太暗而难以发现。 “这一结果的惊人之处在于，低质量、猝灭的矮星系极其罕见，只有少数——不到 0.06% 的星系——已知存在于大质量宿主星系之外，”说 朱莉娅·蓝鸟，新墨西哥州的一名射电天文学家。 在这极少量的猝灭矮星系中，更少的星系是被宇宙网夺走其气体，而不是与另一个星系相互作用。 “这……可能是此类事件的第一个明显例子，”说 杰奎琳·范·戈科姆 在哥伦比亚大学。她说，几台大型射电望远镜正准备发布大片宇宙的新气体地图，这应该让我们更多地了解这类星系。 这很重要，因为宇宙学中存在一个被称为卫星失踪问题的问题：根据我们最好的宇宙学模型，围绕较大星系运行的矮星系应该比我们实际发现的要多得多。 “我们在那里没有发现很多熄灭的矮星，但这是因为它们很难找到，还是它们根本不在那里？这告诉我们，这种熄灭确实发生在远离较大星系的地方，”团队成员说 萨布丽娜·斯蒂尔沃特 在加利福尼亚州西方学院。如果我们能够发现更多被宇宙网熄灭的星系，那么它可以帮助缩小模型和观测之间的差距。 主题： 1762541703 #一个遥远的星系正在被宇宙网扼杀 2025-11-07 16:00:00