重力在宇宙早期或追逐光子

圍繞一塊大理石黑色背景邊緣的光形成的彩色線條
光速被認為是物理學領域最基本的常數,但它可能並不總一成不變。這一具有爭議性觀點的變化可能會推翻宇宙知識的標準模型。

1998年,英國倫敦大學學院的喬奧·馬給久(Joao Magueijo)提出,光速可能會變化,這樣可以解決宇宙學家所謂的地平線問題。該觀點認為,宇宙在出現載熱光子(以光速傳播的可抵達宇宙所有角落的光子)之前很久就達到了均勻溫度。

解釋這一謎題的標準方式是一種被稱為暴脹的觀點,該觀點認為宇宙在早期經歷了短時間的迅速膨脹,因此當宇宙縮小後溫度逐漸降低,然而它隨後突然增長。但人們並不知道暴脹為什麼開始或結束。因此馬給久一直在尋找選擇方法。

在11月28日,馬給久和加拿大圓周理論物理研究所的尼亞息·亞索尼(Niayesh Afshordi)提出了一個可以驗證的新觀點。他們認為,在宇宙早期,光和引力以不同速度傳播。

該團隊表示,如果光子在大爆炸後速度比重力快,這將會讓它們到達足夠遠的距離,使宇宙更快地達到恆溫狀態。讓馬給久激動的是,這一觀點對宇宙微波背景做出了具體的預測。充斥整個宇宙的這種輻射在大爆炸之後形成,含有宇宙當時狀態的化石印跡。

在馬給久和亞索尼的模型中,宇宙微波背景的一些特定細節反映了光速和重力速度隨著宇宙溫度的變化而變化。他們發現,在一個特定點上,當光速和引力速度的比例迅速達到無窮大時,有一個突然的變化。這修改了光譜指數的數值,該指數用於描述宇宙中初始漣漪的密度,約為0.96478,這一數值可以通過未來的檢測驗證。由繪製CMB的普朗克衛星在2015年報告的最新數據將光譜指數定位0.968左右,這非常接近上述數值。

【圖、文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

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