◆ 前言 變幻的夜晚
>> 自2013年以來,歐洲航天局“普朗克”(Planck)衛星的發現支持了膨脹模型的預測:我們在宇宙深處探測到的原子結構——宇宙大爆炸之后38萬年發出的第一縷光線,似乎正是在宇宙暴脹階段量子真空內部產生的余波。
◆ 第一章 引力,未知的力量
>> 基本力又稱基本相互作用,一種基本力可以用一個定律來描述,該定律在任何時候、對于任何空間點都適用;也就是說,在整個宇宙都適用。
>> 從嚴格意義上來說,基本力是在物質的基本組成成分之間起作用:電場力(庫侖力)同樣也是在兩個基本電荷之間起作用,比如兩個電子之間。
◆ 牛頓和月亮的下落
>> 根據牛頓定律,引力的強度與每個物體的質量成正比,與物體之間的距離的平方成反比。這個比例常量被稱為“引力常數”,具有普適性,因為引力是基本力——無論在任何時刻、任何地方,常量的值都不變。直到1789年,這個常量值才被亨利·卡文迪許精確地測量出來:G=6.67×10-7牛頓平方米每二次方千克(N·m2·kg-2,見焦點I)。也就是說,兩個質量為1噸(1000千克)、相互距離10米的物體之間的引力大小為6.67×10-7牛頓。
◆ 愛因斯坦與時空
>> 在伽利略和愛因斯坦之間,電磁現象的發現及其特性的描述引發了一場科學革命。19世紀末,詹姆斯·麥克斯韋統一描述了電磁現象后,這場革命達到了頂峰。麥克斯韋用一組方程式總結了所有已知的電磁現象,而方程組的基本參數就是光速。
>> 在1881年與1887年之間,阿爾伯特·邁克爾遜與愛德華·莫雷進行了多次實驗,最后總結出:在地球上測出的光速在所有方向上都是一樣的,而地球一直處于運動中;或者說,光速在所有伽利略參考系中保持不變。
>> 光速并不會與測量地點的參考系的速度疊加,這一事實對時間和空間的概念造成了始料未及的影響,公眾常識中對相對論及其獨特性的基本認知被顛覆了。
>> 在運動的參考系中,參考系的長度收縮與時間膨脹相吻合。
◆ 愛因斯坦的電梯
>> 決定了運動變化(即加速)阻力的質量與牛頓萬有引力定律中描繪物質的量的質量,兩者是一樣的。這就是慣性質量與引力質量之間的等效原理 。
>> 著名的方程式E=mc2告訴我們,所有的質量都是能量。反之,所有能量形式都對時空幾何有所影響。
>> 厄缶實驗證實了兩個質量的一致性:萬有引力中的質量就是用來測量慣性的質量。愛因斯坦借此提出了引力與加速度的等效假設。
◆ 第二章 廣義相對論:從引力理論到宇宙理論
>> 愛因斯坦方程組量化了時空因質量,或更普遍地說,因能量的分布所導致的局部時空彎曲。
◆ 當光勾勒出時空
>> 我們漂浮在一個脫鉤并開始自由落下的電梯里。如果我們輕輕推動一個與自己一起漂浮的球,它將得到一定的速度,而且由于慣性,球會保持這個速度。然而,從外邊看來,球本身正在加速下落。但在電梯參照系里,球的運動沒有變化。正因如此,這類參考系被稱為“慣性參考系”。
◆ 膨脹的宇宙
>> 1929年,哈勃證實了河外星系以一個與地球之間的距離成正比的速度——退行速度,不斷遠離我們。河外星系的退行速度與距離的比值是一個常數,人們稱之為“哈勃常數”。
>> 觀測者分析物體發出光線的光譜,如果物體相對于觀測者運動,光譜的譜線就會移動。這就是著名的“多普勒-菲佐效應”。
>> 哈勃定律:河外星系的退行速度與它和地球之間的距離成正比。
◆ 大爆炸模型
>> 如果逆著時間回溯,宇宙會變得越來越稠密、越來越熱,直到一個無窮大的密度和溫度為止,這就是奇點。
◆ 第三章 觀測宇宙
>> 可見光的波長(圖3.1)從紫色光的390納米變化到紅色光的780納米(1納米相當于十億分之一米)。
◆ 通往過去之路
>> 這是一個螺旋形星系,呈圓盤狀,直徑約為10萬光年,厚度約1000光年,中心呈扁球狀體(圖3.2)。太陽處在星系的邊緣,距離銀河系中心約2.6萬光年,位于銀河系的一個旋臂——獵戶座旋臂之上。但太陽很接近銀河系的赤道面(5光年)。
>> 更古老的星系遠離我們的速度也更快,它們的光線發生了紅移,甚至移動到了紅外線區域。然而,這些星系中大部分在照片上呈現淺藍色。這是因為它們隱藏了一個不斷有新恒星誕生的活躍區,恒星的誕生產生了可被哈勃望遠鏡探測到的紫外線,因此在圖片上呈淺藍色活躍區形成于距離我們50億到100億光年的星系里。
◆ 星系、星系團、暗物質
>> 1933年,弗里茨·茲威基確定了暗物質的存在。他在研究后發座星系團,這是一個距地球3.2億光年,包含了數千個已知星系的巨大星系團。
>> 茲威基根據牛頓定律研究星系的運動力學,從中得出質量的分布情況:所得總質量比通過光度預測的光度質量大400倍。所謂光度質量,指的是天體質量與光度的比值,而典型星系的光度質量僅為太陽的2到10倍。因此,在這個星系團的星系中或者星系之間,應該存在不發光的物質。
>> 氣體——由質子、中子和電子形成的尋常物質,沉入聚集在一起的暗物質里(與引力阱里的反應一樣),形成了如今可觀測到的星系和星系團。人們還發現了一些結構如同“墻壁”一樣的薄層,長5億光年、寬2億光年、厚1500萬光年的結構,就與圈住真空的細絲有關。
>> 物質是如何隨著宇宙演變而逐漸形成的?暗物質在引力的作用下落入堆積的物質中,這一過程會隨著宇宙演變而不斷加速。引力將普通物質也吸入引力阱里,然后形成了我們看到的星系。這些星系在最初時刻是不規則的,質量也不大。通過“碰撞-并合”過程,星系的質量慢慢變得龐大,形狀也越來越規則,直到形成局部宇宙中的大星系。可以說,這一結構化過程不斷發展、愈加復雜,伴隨著行星體系的出現,直至生命的誕生——如今,人腦的形成是這一過程的最后階段。
◆ 復合與宇宙背景
>> 氫原子由一個帶負電荷電子(-e)和一個帶正電荷的質子(+e)組成,所以氫原子呈中性(-e+e=0)。在原始宇宙的3000開爾文高溫之下,電子逃離質子,也可以說,氫發生了電離(
>> 光是個電磁波,被發出后再被電荷吸收。光會與帶電物體相互起作用,與中性物體卻不起作用。如此一來,在宇宙中傳播的所有光都會忽視中性的氫原子,而與電子和質子發生作用。
>> 宇宙在今天為什么是透明的。除了稠密的天體,宇宙還被中性氫云所占據,而中性氫云對光來說是透明的。
>> 溫度3000開爾文的時期之前,那么氫,或更普遍地說是所有物質,都呈電離態。那時,宇宙充滿了所謂“不透光”的電離等離子體。于是,所有產生的光、所有產生的光子都會被立刻再吸收:光在這樣的介質中是不能傳播的。
>> 我們知道,物體的顏色與其反射出的電磁輻射(光)的波長有關。在理想情況下,黑體是一個吸收所有電磁輻射的物體,無論它們的波長是多少。
>> 普朗克給出了關鍵的解釋:輻射的傳播并不是連續的,而是通過能量粒子或量子進行的。每個光粒子攜帶與這個光的頻率成比例的能量,這一比例常數成為一個新的基本常數,稱為“普朗克常數”(記為h)。
>> 愛因斯坦才重新提及光的微粒屬性的價值:普朗克的能量粒子是光子。光既有波的性質,也有粒子的性質。
>> 人們觀測到足夠遠的地方——直至大爆炸之后38萬年的宇宙,宇宙進入了復合時期。此時,宇宙是一個溫度為3000開爾文的完美黑體。
>> 彭齊亞斯和威爾遜在貝爾實驗室研究一個新的天線模型時,發現了一個未知的噪聲來源。
>> 這一輻射的同質性和各向同性(即在各個方向都一樣)特點,最終說服科學界承認了它的宇宙性質。
>> 這一電磁輻射位于微波區域,在紅外線和無線電波之間。這恰恰就是一個溫度達3000開爾文、光譜移動值為1100的黑體的輻射:若用溫度除以1100 (3000÷1100),即得到2.73開爾文。1990年,這一結果被“宇宙背景探測者”(COBE)衛星證實
>> 這一輻射被稱為“宇宙微波背景輻射”。其光子產生于大爆炸之后38萬年,沒有經受干擾就直接到達了地球,因為從復合時期開始,宇宙是透明的。
>> 這就是我們談論“第一縷光”的原因。從前,宇宙阻礙光子的傳播,吸收了所有發出的光線。原始宇宙被視為一個不透光、高溫的黑體
>> “宇宙背景探測者”衛星還帶來了另一個了不起的結論:喬治·斯穆特主管的微差微波輻射計(DMR)發現了宇宙微波背景里的各向異性——由于觀測方位不同,黑體的溫度有一些很輕微的變化(從1到10000的等級)。
>> 布萊士·帕斯卡(1623—1662)在他著名的《沉思錄》中精辟地闡述了這一明顯的矛盾:“宇宙囊括了我,并像吞掉一個點一樣吞沒了我;但借由思想,我又囊括了宇宙。”
◆ 第四章 兩個無窮:可調解,不可調解?
>> 大型強子對撞機高達1.4萬吉電子伏的能量能一直追溯到大爆炸之后10-15秒的宇宙。
◆ 元素合成
>> 在大爆炸之后10秒到20分鐘之間,即能量處于0.01到0.0001吉電子伏之間,或者說溫度處于10億到1000萬開爾文之間的時候,出現了一個重要階段——元素的合成階段,更確切地說是原子核的合成階段,術語中稱為“核聚變”。
>> 通常,物質由原子組成,每個原子由一個構成其主要質量的核心原子核(正電荷)和非常輕的電子(負電荷)組成。原子核本身由質子(正電荷)和中子(不帶電)構成。最后,質子和中子各由3個夸克構成。強核力把質子(或中子)內部的夸克,以及把原子核內部的質子與中子聯結在一起。電磁力則把電子(負電荷)與原子核(正電荷)連接在一起。
>> 在原始宇宙里,介入的能量足夠大,能夠打亂原子甚至是原子核的結構:在這一鍋基礎粒子“湯”里有電子、質子、中子,甚至夸克。
>> 隨著溫度的降低,質子與中子將聚集成一些越來越復雜的結構。于是,質子與中子聯合形成了氘核(重氫核),然后,聚集或核聚變的過程產生了一些越來越重的原子核。
>> 物理學家們證實,這一階段完成之時,宇宙中8%的原子核是氦-4,約占總質量的25%。
>> 更重的元素在恒星內核里形成,那里密度更大,氦-4核發生了三重碰撞,繼而產生了碳——我們還是越過了瓶頸。
>> 在地球上出現的所有鐵原本都在眾多恒星內部合成,之后,在恒星最后的爆炸中被迸發出去。所有碳也一樣。從這個意義上講,我們不過是恒星的塵埃……
>> 標準模型的基礎粒子6類夸克(u、c、t、d、s、b)和6類輕子(電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子)都是費米子;4類玻色子是力的媒介:光子(電磁力)、膠子(強核力)、玻色子W和Z(弱核力)。希格斯粒子的場是唯一的標量場。
>> 從20世紀60年代起,我們知道質子和中子由3個夸克組成。夸克被強核力(強相互作用)“幽禁”在質子或中子內部,不存在自由狀態。在20世紀70年代,相互作用理論誕生了——“量子色動力學”成為基本相互作用標準模型的支柱之一。根據這一理論,強核力的介質是膠子,膠子與光子相似,也是電磁相互作用的介質;夸克通過交換膠子相互作用;膠子起到約束夸克的作用。通過相互作用,它們將彼此束縛。
>> 標準模型還有兩個層面:一是電磁力(電磁相互作用),其介質是光子;二是弱核力(弱相互作用),即β射線的來源,其傳遞介質是被稱為W和Z的中間玻色子,后者于1983年由歐洲核子研究組織發現。
>> 事實上,標準模型實現了這兩種基本相互作用的統一,
>> 并證實即使它們大不相同,但其實都是一個高能級的統一力——電弱相互作用在低能級的兩個互補形式。
>> 力在物質的基本成分之間起作用。構成物質的基本粒子有12個——6個夸克和6個稱為輕子的粒子,輕子中最有名的是電子和中微子。需要指出的是,標準模型小心回避第四種已知的基本力,也就是我們關注的焦點——引力。
◆ 相變
>> 大爆炸之后10-6秒,宇宙從夸克-膠子階段相變到可識別粒子階段,也就是說,夸克聚集形成質子和中子。
>> 對于物理學家來講,“場”就是在一部分空間中的一個物理量數據。
>> 波,其實就是一個運動中的場。一個時空區域內所有點的電磁場在所有時刻的數據,最終展現出來就是電磁波。因此,波是一個時空中的場
>> 電磁波,尤其是光,可以被視為光子的重疊。因此,時空場與粒子之間存在二重性。這就是為什么相對論量子力學也被稱為“場的量子理論”。
>> 所謂“二重性”是指,根據物理學情景,唯一的“希格斯”實體以場或粒子的形式出現,就如同“光”以“場-波”或光子的形式出現一樣。
>> 希格斯場在所有時空都有一個恒定的值。
◆ 量子真空與希格斯場
>> 希格斯場,其主要作用是與其他場或粒子耦合。
>> 在標準模型中,一個粒子的慣性質量不但與量子真空中的希格斯場值(所有粒子的場值都一樣)成正比,同時也和粒子與希格斯場的相互作用的強度也成正比。這種相互作用稱為粒子與希格斯粒子的耦合,也是希格斯粒子的特性。頂夸克是不是比電子重600萬倍呢?這是因為兩種粒子與希格斯粒子的耦合強度相差600萬倍。
>> 弱核力的媒介——玻色子W和Z與希格斯的耦合給了它們質量,也賦予了一些專屬于弱核力的特性。
>> 當溫度更高時(即在更早時期),電磁力和弱核力變成了唯一的、統一的力——電弱相互作用
◆ 普朗克尺度與量子引力:連接無窮大與無窮小?
>> 依據伽利略的例子,我們可以確定量子引力的能量尺度,這其中用到了代表引力的引力常數G、代表量子物理的普朗克常數h和代表相對論的光速c。這三個常量很容易組成一個擁有能量量綱的新尺度,單位平方米千克每二次方秒(m2·kg·s-2),這就是“普朗克能量”,相當于約1019吉電子伏。
>> 這三個基本常數的另一個以“米”為單位的組合,即“普朗克長度”,相當于約10-35米——這是一個極小的距離,展示出人們心中的“無窮小”概念。最后一個組合以秒為單位,稱為“普朗克時間”,即10-43秒。
>> 光子是光線的粒子,引力子就是引力的粒子。同樣,強核力是以膠子為介質,而弱核力以玻色子W和Z為介質。
>> 從這些基礎介質粒子的角度來看,力的逐步統一首先是在光子、玻色子W和Z的層面上,即電弱相互作用的統一;然后加入膠子,實現強弱相互作用的大統一;最后,為了實現引力與量子理論的終極統一,還需加入引力子的假設。
◆ 帕斯卡的“兩個無窮”
>> 在1609年,伽利略設計出復合式顯微鏡Occhiolino。這是顯微鏡的前身,由一個凸面透鏡和一個凹面透鏡構成。
>> “我不僅想描述可視的宇宙,還想在原子這個縮影內看到自然的廣袤。我想在其中看到宇宙的無垠,萬物各有蒼穹、植物、土地,與可見世界有著相同比例。”帕斯卡告誡眾人:“萬物皆有因也有果,間接或直接地從旁受助,也對外施援。一個自然而無法感知的紐帶把所有事物維系在一起,把最遠、最不同的事物聯系起來。我堅信,不了解全部就不可能了解部分,同樣,不了解部分也無法掌握全部。”
>> 我們已經觸及量子引力范疇,但還沒有一個令人滿意的完整理論,即一個能夠與廣義相對論(描述了引力)和場的量子理論(描述其他基本力)天衣無縫地統一起來的理論。換句話說,我們目前掌握的理論對于高于普朗克能量的能量形式來講都是無效的。從時間角度看,奇點時刻的時間小于普朗克時間(10-43秒)。
>> 弦理論最令人吃驚的地方是,在量子級別上的內部嚴密性讓空間維度明顯超過了四維。這意味著,當我們接近弦的能量級別時(離大爆炸很近),會發現一些新的空間維度!
>> 物質的原子結構,還有一個違背大眾常識的事實:物體基本上由真空構成,物質僅聚集在原子核周圍;與原子本身的大小相比,原子核的尺度非常小。
◆ 視界問題
>> “視界”是宇宙學的核心概念,也是相對論的焦點。視界與因果性原理密切相關。根據因果性原理,原因先于結果。
◆ 開放、閉合、平坦?
>> 對于我們這個同質、同性的宇宙而言,宇宙平均能量密度與空間曲率之間存在一個非常簡單的關系:如果能量密度與一個臨界密度相同,空間是平坦的;如果能量密度高于這個值,空間是閉合的;如果能量密度低于這個值,空間是開放的。現今所知的臨界密度是10-26千克每立方米——算不上大數字,但要記住,這是全宇宙的平均能量密度。我們銀河系的密度最大。
>> 能量密度在大統一時期應該為1 - 10-58,當時的能量應該在1016吉電子伏級別。
◆ 測量宇宙的燭光
>> 白矮星只有在質量小于約1.4倍太陽質量時才是穩定的,這就是印度天體物理學家錢德拉塞卡所確定的極限。
>> 氫譜線來自II型超新星,絕對不是I型超新星;而I型超新星則具有中間元素的譜線,如硅(Ia型)。人們由此推斷出剛剛發現的超新星的類型。
◆ 暗能量,只是一句漂亮話?
>> 宇宙能量的測算證實,20世紀90年代所有已知的能量形式,尤其是以物質形式出現的能量(質量的能量),最多相當于平坦宇宙所需能量的30%。既然平坦宇宙已被證實,一個新的能量形式應該占據了總能量剩余的70%!
>> 暗能量與暗物質一起構成了95%的宇宙成分。
>> 在20世紀20年代,數學家西奧多·卡魯扎和物理學家奧斯卡·克萊恩為實現引力和電磁學的統一,提議創立五維相對論——四維空間和一維時間。從此,統一成了可能。
>> 我們看到,輻射是原始宇宙時期占據主導地位的能量形式,之后,恰巧在復合時期之前,物質質量才占了上風。這是因為,不同形式的能量隨著溫度變化而出現一些不同的表現:各種能量都存在,但在不同時期,某一種能量會占上風
◆ “存在”問題
>> 真空能量密度應該能根據量子引力能級——“普朗克等級”來表達,計算得到的值為1094千克每立方米,竟然比測量值大了120個數量級,即10-26千克每立方米的10120倍!
>> 這一結果撕開了一道理論的鴻溝,至今依然橫梗在廣義相對論和量子力學之間:使用當前的理論,我們搞錯了120個數量級。如果想證實暗能量來自真空能量,我們必須填補這條鴻溝。
>> 弦理論選擇了“人擇原理”——正是大自然的常數值,才讓觀察自然的觀測者能夠存在于世。
◆ 第七章 黑暗的教訓: 黑洞
>> 太陽(質量為2×1030千克)的史瓦西半徑為3千米
>> 在18世紀末,米歇爾及后來的拉普拉斯指出了引力一個令人震驚的特性:如果質量為M的天體足夠致密,其半徑甚至小于2GM/c2(其中G是牛頓常數,c是光速),那么光的“微粒”就不能逃脫該天體的表面。
>> 史瓦西在廣義相對論的框架下重新發現了相同的距離尺度:如果天體的半徑小于史瓦西半徑2GM/c2,天體發射的光線就會被圈禁。
◆ 恒星之死
>> 恒星的演變動力是兩個相反的作用力:引力致使恒星坍縮,核力輻射出的熱量讓恒星膨脹。
>> 1971年,第一個黑洞候選者被確認了身份。人們通過觀測X射線,發現天鵝座X-1雙星系統的兩個天體之一就是黑洞。從雙星系統的另一個天體——伴星中奪來的物質落入黑洞的視界上,發出了X射線。之后,人們確認這個致密天體的質量約為太陽質量的6倍——這對于中子星而言太重了,因此,人們認定這個天體就是黑洞。
◆ 令人困惑的黑洞
>> 來自粒子流的光被稱為“γ射線暴”;爆發足夠明亮,在地球上肉眼可見,但亮度隨著時間快速減弱。
>> 1967年,美國“船帆座”(Vela)號衛星發現了γ射線暴。
◆ 宇宙的引力實驗室
>> 從本質上,受引力支配的物體僅被三種物理量定義:質量、角動量(考慮到轉動)、電荷。
>> 值得一提的是,這樣的物體與基礎粒子性質相同,基礎粒子也有三個基本物理量:質量、內稟或自旋角動量、電荷。
>> 在通常含義中,信息可以分割為基礎信息,比如計算機程序中0和1的序列。對黑洞來說,基礎信息就是基礎粒子的速度與位置;而基礎粒子的基本量是質量、角動量和電荷。黑洞是儲存信息的巨大容器,所有經過視界的信息都被留在黑洞中,我們甚至可以假設,黑洞的視界布滿了信息。
>> 視界有兩個特性,與觀測者緊密相關的特性以及時空特性,這是引力視界所特有的。
>> 視界也以某種方式與“無窮”達成了和解。在古代,視界代表了圓形天空與廣袤大地之間的界限。視界在一個無限大的空間里限定了一個有限的區域,這是它的意義所在:當我們留在視界這一邊,不必計較“有限”還是“無限”的問題。
◆ 第八章 引力波登場
>> 與引力有關的波被稱為“引力波”,源于大量物質的快速運動。
>> 引力波是曲率的波動。
>> 引力是一種十分微弱的力,所以,引力波在大距離上(能一直達到全部可測宇宙的范圍)傳播時幾乎沒有變形,傳播途中遇到的物質幾乎干擾不到它們。
◆ 光速傳播
>> 開普勒定律根據雙星系統的相同質量M和軌道半徑R,給出了旋轉頻率的計算方法:運行頻率的平方與質量成正比,與軌道半徑的立方成反比,其比例系數包括引力常數。
>> 在更原始的時期,產生引力波的事件對應著一個更狹窄的視界、更微弱的波長和更高的頻率。
◆ 多大的探測器?
>> 為了測量引力波,探測器應該能測量位于相關波長數量級(至少不能小太多)距離上的兩個質量的運動。波長是通過波的頻率與速度算得的,更精確地講,是通過光速(千米每秒)除以頻率(赫茲)計算出來的。
>> 中子星雙星系統產生的引力波頻率達上百赫茲,因此波長在300000/100數量級,也就是3000千米。
>> 一個超大質量雙黑洞系統來說,引力波頻率是10-4至10-2赫茲,波長超過了3000萬千米。
◆ 13億年前
>> 兩個黑洞,其各自的質量大約是30倍的太陽質量。
>> 13億年后,確切地說是世界時間2015年9月14日9時50分45秒,時空的彎曲到達了地球。
>> 一項更精確的分析確定了兩個黑洞各自的質量,分別為29倍和33倍太陽質量,而最終的黑洞有62倍太陽質量。你可以做下加法29+33=62+3,結果少了3倍太陽質量。這意味著在數個0.1秒中,雙星系統以引力波的形式輻射出的質量能量達到了近1050瓦特!超過了整個可觀測宇宙中所有天體在同一時間里以光能形式輻射出的全部能量。
>> 從觀測信號的振幅推出從信號到源的距離,即13億光年或410兆秒差距。這個數字高于最初預測的200兆秒差距。原因很簡單:雙星系統的質量比預期大了許多——這是兩個約30倍太陽質量的黑洞而不是1.4倍太陽質量的中子星,因此波源能量更大。
>> 我們不得不停下來贊嘆一番:在20世紀初,一位物理學家僅憑極其有限的引力實驗,以及全靠大腦想出來的思想實驗,就能提出一個直到今天才能在極端條件下被證實的理論,而他甚至沒能設想到這些極端條件。
◆ 空間天線可探測的科學
>> 特別是,空間天線的好處之一是其頻率范圍與已知波源——毫秒脈沖星的頻率范圍一致,恰是這一波源證實了引力波的存在。
◆ 當宇宙仍然不透光的時候……
>> 引力波的另一個用處,是能直接提供與復合時期之前的歷史有關的信息。
>> 在原始宇宙的相變過程中,真空改變了性質和能量。一個新的真空,帶著更少的能量與更大的穩定性,逐漸發展起來,類似水中的氣體。新真空中的氣泡在舊真空中發展起來。它們逐漸變大,相互之間開始碰撞,產生了渦旋。正是這些氣泡的對撞及渦旋現象產生了引力波。
◆ 原始引力波與宇宙暴脹
>> 探測來自暴脹時期的原始引力波的方法之一,就是利用引力波與宇宙微波背景的光子之間的相互作用。這一相互作用讓宇宙微波背景光線發生了偏振。
>> 在今天或者未來,人們探索宇宙微波背景的最終目的就是確認其中是否存在偏振。在大爆炸之后10-38秒產生的引力波將是一道穿過暗墻的神奇通道,而這堵暗墻早在復合時期之前就出現在我們面前。
2019.4.15