(文/Lisa Grossman)题图:彭罗斯循环宇宙论中代表循环的大圈圈。
去年十一月份,宇宙学家声称观察到了大爆炸前剧烈碰撞产生的“回声”,它们在早期宇宙残存的辐射中以圆形图案存在。然而,对相同数据的两项新分析断定那些圆圈没有特殊意义,这两项分析第一次发表在同行评议的期刊上。
“我们在宇宙微波背景数据中没有发现任何异常。”奥斯陆大学的天体物理学家因根•威胡丝说,她们的论文发表在5月9日的《天体物理学报通讯》中。对于分析结果的差异,她表示:“我们采取了正确的方法,但他们没有。”
该理论的原始声明是由牛津大学的理论物理学家荣格•彭罗斯和埃里温州立大学埃里温物理研究所的瓦赫•古尔扎江发出的,他们的研究成果发表在arXiv.org(康奈尔大学门下的具大论文库,涵盖物理学、数学、生物学和计算机科学等)上并在传媒界产生了一些轰动(它还是有线科学2010年度最重要科学突破之一)。
彭罗斯支持宇宙在大爆炸前已经存在的说法,并认为它已经经历了无数次爆炸循环。作为这种奇特理论的证据,他和古尔扎江指出了在宇宙婴儿照,即宇宙微波背景中奇怪的同心圆。宇宙微波背景展示了一个从各个方向观察都几乎相同的宇宙,同时平均温度差不多都为3开尔文。
但是有一些点的温度与其他部分不同。这些波动最终产生了组成星系及其他宇宙结构的物质团。彭罗斯和古尔扎江指出,它们并不像表面展现的那样随机。同心圆与相邻部分的温度不同,而对宇宙微波背景辐射的统计显示,这些同心圆的温度小于平均值。
彭罗斯说,这些圆圈是前大爆炸活动的切实证据。他表示圆圈是由前大爆炸时代的超级黑洞碰撞产生的,碰撞还爆发出了巨大的能量。爆发会在均匀球形引力波中向外辐射,当它们进入我们的时代时会在宇宙微波背景上留下圆圈痕迹。
“因为提出了这个观点,他们得到了很多媒体的关注。人人都在谈论它。”威胡丝说,“这个观点有些诡异,但从没人注意到。要检验它是件很容易的事。既然还没人进行此工作,我们就决定尝试一下。”
威胡丝和奥斯陆大学的物理学家汉斯•埃里克森用美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)的数据重新做了彭罗斯的分析。另一个来自哥伦比亚大学的独立研究组由亚当•莫斯领导,他们也进行了相似的分析,结果发表在4月26日的《宇宙和天体粒子物理期刊》上。
令他们惊讶的是,两个小组都看见了彭罗斯所说的圆圈。它们确实存在。
但接着,持怀疑态度的研究者们对宇宙微波背景进行了数千次随机仿真,仿真建立在当前公认的标准宇宙模型下。结果显示圆圈仍然存在,数量也没有变化。
“在所有仿真中我们都找到了那些圆圈,所以它们只是标准模型的一种特征。”威胡丝说,“它并不是新物理理论的标志。”
莫斯和同事们甚至在宇宙微波背景中找到了同心等边三角形,这种特征在彭罗斯循环宇宙论中得不到解释。
“天空中出现低方差圆圈并没有什么特别。”莫斯总结道,“如果宇宙微波背景中埋藏有非常早期的信号,那么我们肯定还没有找到它们,而我们将继续寻觅。”
彭罗斯和古尔扎江也把他们的结果与仿真进行了对比,但威胡丝和莫斯强调彭罗斯等人的仿真基于错误的条件。威胡丝和莫斯假定宇宙微波背景的平均变化是受标准宇宙模型法则约束的,而彭罗斯的原始论文明显使用的是白噪声。甚至4月29日发表在arXiv上的论文更新版本也没有切中要害,威胡丝说。
“无论如何他们都搞砸了仿真。”威胡丝说,“他们的仿真方法是错误的。”
但这并不表明循环宇宙理论是错误的,她补充说道。
“我们并没有推翻彭罗斯循环宇宙的想法。”她说,“我们只是说没有证据。”
彭罗斯仍在坚持他的理论。在最近的论文中,他在WMAP数据和仿真天空中寻找到三个以上同心圆的集合。仿真天空的图案和颜色看上去是随机的,但真实天空的情况却并非如此。
“这样的图案符合循环宇宙理论,但很难和标准膨胀观点下的温度变化来源保持一致。”彭罗斯在给连线的邮件中写道,“我认为埃里克斯和威胡丝可能仅仅仓促地阅读了我们的部分论文,显然没有明白我们的工作。”
“我认为在此方面还会有更多的争论产生,但我们也许忽略了最重要的部分。”他补充道,“不过对我来说这是应该引起高度重视的。”
博主介绍: Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校,科技交流专业。毕业后,她一直从事科技写作工作,从硕士期间便在Science News等地方做编辑,现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广,涵盖各个学科。