宇宙新模型或无需暗物质与暗能量
新模型用瞬时奇点解释宇宙，取代暗物质暗能量。
来自阿拉巴马大学亨茨维尔分校的物理学教授 Richard Lieu 博士，近日在权威期刊《经典与量子引力》上发表了一项引人瞩目的研究。他大胆提出，我们所处的宇宙或许并非仅由一次大爆炸开启，而是经历了一系列阶梯式的“奇点事件”逐步构建而成，以此来全新解读宇宙持续膨胀的奥秘。
这个崭新的宇宙模型有一个颠覆性的特点：它不再需要引入神秘的暗物质或暗能量，就能合理解释宇宙为何加速膨胀，以及像星系这样的庞大结构是如何形成的。
这项研究并非空中楼阁，它实际上是在 Lieu 博士早前提出的一个更为激进的假说——即引力可能无需质量也能存在——的基础上发展而来的。
Lieu 博士解释道：“这篇新论文虽然是对早期模型的改进，但其核心理念已然发生了根本性的变化。我们提出的新模型，试图通过引入一种全新的概念——‘时间密度奇点’——来同时解决宇宙结构的形成、稳定以及大尺度膨胀这几大核心问题。这些奇点并非存在于空间的某处，而是在时间维度上发生，并且其影响瞬间遍及整个宇宙空间，从而有望取代传统模型中暗物质和暗能量的角色。”
值得注意的是，Lieu 博士改进后的模型并不需要借助诸如“负质量”或“负密度”这类听起来有些匪夷所思的物理现象。相反，该理论描绘了一幅动态的宇宙图景：宇宙的膨胀并非平滑进行，而是由一系列如同阶梯般、爆发式的“瞬时时间奇点”驱动的。每一次这样的“奇点事件”都会瞬间向整个宇宙倾注大量的物质和能量，但由于其发生过程极其短暂，如同眨眼般倏忽生灭，因此我们根本无法直接观测到它们的存在。
Lieu 博士提到了科学史上的一段往事：“著名的天文学家 Fred Hoyle 爵士曾坚决反对大爆炸理论，他提出过一个‘稳恒态’宇宙模型，认为物质和能量会随着宇宙的膨胀而持续不断地被创造出来。然而，Hoyle 的假说面临一个致命的问题，那就是它明显违背了基本的质能守恒定律。”
“相比之下，我们现在提出的理论则构想了另一种可能性：物质和能量并非持续创生，而是在极短的时间内以爆发的形式‘闪现’——既能出现，也能消失。有趣的是，这种机制在理论上并不违反能量守恒。这些‘时间奇点’之所以难以捉摸，是因为它们在时间长河中极为罕见，且发生过程快到超乎想象，也许这恰恰解释了为何我们至今未能直接探测到暗物质和暗能量。至于这些时间奇点的起源，目前仍然是个谜——但这与我们对宇宙大爆炸那个最初时刻的认知困境，其实并无二致。”
在这个新模型中，这些替代暗物质作用的时间奇点，还会产生一种被称为“负压强”的效应。这种负压强类似于暗能量所具有的特性，它表现为一种弥散在空间中的能量密度，并产生一种排斥性的引力效果，从而推动宇宙以不断加速的方式膨胀。
Lieu 博士举例说明：“一个典型的例子就是磁场沿着磁感线方向会产生负压强。实际上，早在1917年，爱因斯坦在他那篇关于宇宙学常数的著名论文中，就已经引入了负压强的概念。需要强调的是，在我们的模型里，当正的质能密度与这种负压强同时存在时，存在一些物理上的约束条件，这些条件能够确保对于任何匀速运动的观测者来说，观测到的总质能密度始终为正值。这样一来，我们就巧妙地规避了引入‘负密度’这种更具争议性假设的必要。”
Lieu 博士这篇论文的标题本身就引人深思：“暗物质与暗能量是无处不在、无时不在的吗？” 这也直接揭示了他的核心论点：“答案是否定的，它们并非‘无时不在’，” Lieu 总结道。“根据我们的模型，它们只在那些极其短暂的‘奇点时刻’才会显现。在这些瞬间，物质和能量确实会均匀地弥漫于整个宇宙，当然，除了那些微小的、随机的空间密度涨落——而正是这些最初的涨落，在引力的作用下逐渐发展、凝聚，最终形成了我们今天看到的星系等束缚结构。”
本文译自 phys.org，由 BALI 编辑发布。
