宇宙大爆炸创造了暗物质吗?

2016年7月5日

Abell3827.jpg

星系团Abell 3827。暗物质的分布用蓝线表示。

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问题

如果宇宙由96%的暗物质/暗能量组成,我们是否有确凿的证据证明大爆炸确实创造了暗物质/暗能量?

难道暗物质/暗能量不是已经存在的,是一种未知粒子和暗物质/暗能量的相互作用导致了大爆炸的发生?

如果暗物质/暗能量在宇宙中如此占主导地位,为什么要假设大爆炸创造了暗物质/暗能量?我们的假设是基于我们能看到的4%的物质。

回答

克里斯·史密斯向开放大学的天文学家安德鲁·诺顿教授提出了这个问题……

安德鲁:嗯,是的。暗能量,暗物质——这些都是我们给那些我们根本不知道是什么的东西起的名字。我们可以从星系旋转的方式,星系在空间中运动的方式中找到证据。一定有其他的物质控制着物体在引力作用下的运动,但我们不知道它是什么。另一方面,暗能量与暗物质没有任何关系。它只是碰巧有一个共同的词。但似乎有一些东西——再说一遍,我们不知道它是什么——导致了宇宙的加速膨胀。现在,关于它们从何而来的简单答案是,“嗯,如果宇宙起源于大约140亿年前的一次大爆炸,那么暗物质——不管它是什么——和暗能量——不管它是什么——都是和时间、空间以及其他一切一起被创造出来的。”这也许是一个简单的答案,但并不是一个非常令人满意的答案。还有另一种理论。 Now, I'm not saying that everybody believes this by any means, but it's an intriguing theory. It's called the ekpyrotic universe theory. I think it's from a Greek word meaning borne out of fire. So, we're familiar with four dimensions. Three dimensions of space - up, down, left, right, backwards, forwards, and one dimension of time. Four dimensions we're familiar with, that's fine. In the ekpyrotic universe theory, the universe has 11 dimensions. Bear with me. Six of these dimensions are curled up too small. We can't see them. Let's forget those, but there's another dimension, a fifth dimension which is a dimension of space that we can't experience. The idea is our universe sits on what's called a brane. This is not a b-r-a-i-n, brain.

克里斯-劳拉当时非常兴奋。

安德鲁-对不起,劳拉,不。这是b-r-a-n-e,膜,一个四维膜。

克里斯-薄膜。

安德鲁-膜,对。我们把二维膜想象成鼓的外皮。一个四维膜,我们的宇宙在这个理论中位于一个四维膜上。还有另一个四维膜穿过这个看不见的第五维,这个隐藏的膜与我们分开。我们所认为的大爆炸并不是时间和空间的创造。当这两支乐队最后一次相遇的时候,实际上是一阵热烈的掌声。从那以后,这两个膜一直在分开,膜之间的张力就是我们今天看到的暗能量。另外,隐藏膜上的物质也就是暗物质影响着我们的宇宙。我们的想法是,这两个膜越拉伸越远。最终,在未来的某个时候,两片膜会弹起在一起,发出另一个巨大的掌声,然后整个过程将重新开始。

Chris -重力可以在这些大脑之间传播,或者重力的影响可以在这些大脑之间传播,但其他东西不能。所以我们看到的是重力的影响,而不是其他东西的影响。

安德鲁-是的。所以这个物质在另一个膜上的引力泄漏可能就是暗物质。现在我要说的是,并不是每个人都相信它,但我认为这是一个很有趣的理论。

克里斯——我今晚已经学了一个新词——宇宙热理论。大卫,这样你就不饿了吗?

戴夫-我想知道这个新理论,是基于弦理论的吗?

它与弦理论有着密切的联系。你说得很对。你们可能知道弦理论的概念,和这些多维物体,这些膜联系在一起。所以这是一种将宇宙学和弦理论联系起来的尝试。谁知道呢?这可能是对的。

评论

在一篇发表在备受争议的《宇宙学杂志》上的数学文章中,我将大爆炸解释为暗能量向物质的相变。这种演算很容易表明,首先暗物质是被创造出来的,但直到后来,暗物质才伴随着可见物质,参见“在物质平均密度的尺度上描述宇宙学事件的可能性”。

如果你想让人们认真对待你的计算,你需要展示你的计算来证明你的观点。已发表作品的参考文献是什么?

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