浙江
一项最新的宇宙学模型提出，早期宇宙可能在不需要假设的标量场的情况下，就孕育出了星系和其他大尺度结构的最初种子。这一发现打破了常用于解释宇宙早期快速膨胀的传统理论，或许将改写现有的物理学教科书。
宇宙学主要研究宇宙的起源、演化和大尺度结构。几十年来，宇宙学家一直采用暴胀理论来解释这一切。该理论认为，宇宙在诞生后的极短时间内经历了极其快速的膨胀，这解释了年轻宇宙中微小的密度差异是如何最终演变成今天我们所看到的星系和星系团的。然而，许多暴胀模型包含可调节的自由参数，这使得科学家很难判断一个模型是真的在预测观测结果，还是仅仅在被不断调整以迎合现有数据。
这项新研究采取了截然不同的方法。它以描述时空快速膨胀的德西特空间为起点，并且不依赖被称为“暴胀子”的假设标量场来驱动膨胀。相反，该模型从时空的量子涨落出发。量子力学允许系统即使在最低能量状态下也会出现涨落。在早期宇宙中，这些微小的涨落表现为引力波，也就是时空几何中的涟漪。
研究人员提出，这些引力波涨落可以通过二阶效应相互作用，从而产生另一种被称为“标量扰动”的涨落。简而言之，这就是早期宇宙密度的微小变化。正是这些密度略微不同的区域，后来在引力的作用下逐渐聚集，发展成了今天构成宇宙的星系、恒星和行星等更大结构。
通过计算这些标量涨落的功率谱，研究结果表明，该模型产生的光谱与近尺度不变性相吻合，这意味着涨落在不同大小的尺度上其强度几乎是相同的。该模式也是许多暴胀模型的特征，并与早期宇宙的观测结果一致。此外，该模型还为快速膨胀期的结束提供了一种自然的解释：宇宙自然过渡到辐射主导阶段，而无需引入额外的、依赖于模型的独立机制来结束暴胀。
研究人员劳尔·希门尼斯表示，过去几十年科学界一直试图用基于从未被观测到的元素的模型来理解宇宙的早期时刻。这个新提案之所以令人兴奋，在于它的简单性和可验证性。研究团队没有添加任何推测性的元素，而是证明了仅仅依靠引力和量子力学，可能就足以解释宇宙结构的诞生。
目前，这并不意味着传统的暴胀理论已被证明是错误的。这个新模型仍然是一个有待测试的理论替代方案。未来，科学家将通过观测宇宙中最古老的光——宇宙微波背景辐射，以及测量早期宇宙产生的引力波和分析宇宙物质的分布，来检验这一模型的预测。
如果未来的观测数据支持该模型，它将成功地用更少的假设条件解释宇宙结构的起源；如果预测与观测不符，该模型则会被科学界排除。总而言之，引力和量子力学究竟能否在不添加额外假设成分的情况下解释今天复杂的宇宙结构，最终的答案将交由未来的观测结果来裁定。
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