科學家提出宇宙起源于四維恒星塌縮

　　黑洞的視界是一個球面。而在更高維度的宇宙中，黑洞可能就有一個三維的視界，從而產生一個全新的宇宙。圖片來源：VICTOR DE SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY

　　或許可以試著和宇宙大爆炸說再見了。宇宙學家如今推測，當一顆四維恒星塌縮為一個黑洞時，其噴射的殘骸形成了我們的宇宙——這一假設或許有助于解釋宇宙為何從所有方向看起來都是如此一致。

　　標準的宇宙大爆炸模型告訴我們，宇宙爆發自一個密度無窮大的點，或者說奇點。但是沒有人知道是什么觸發了這場爆發：已知的物理定律不能告訴我們在那一刻到底發生了什么。

　　加拿大滑鐵盧市圓周理論物理研究所的天體物理學家Niayesh Afshordi表示：“所有的物理學家都知道，龍可能是從奇點飛出來的。”

　　同時科學家很難解釋如此激烈的大爆炸留下的宇宙何以擁有一個幾乎完全均勻的溫度，這是因為自從宇宙誕生以來似乎沒有足夠的時間達到溫度平衡。

　　對于大部分宇宙學家而言，有關一致性最合理的解釋是，在宇宙形成后不久，一些未知的能量形式使年輕的宇宙以超過光的速度膨脹。這樣便得到了我們今天所看到的溫度大致均勻的宇宙。但Afshordi強調：“宇宙大爆炸太過混亂，因此很難搞清是否真的存在這種膨脹現象。”

　　在arXiv預印本服務器上周發表的一篇論文中，Afshordi及其同事轉而將注意力投向了由包括德國慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學的物理學家 Gia Dvali在內的研究團隊于2000年提出的一種假設。在這個模型中，我們的三維宇宙是一張膜，漂浮在具有四個空間維度的“體宇宙”之上。

　　Afshordi的研究小組認識到，如果體宇宙包含有其自身的四維恒星，那么其中的一些恒星會塌縮，最終形成四維黑洞——這與我們的宇宙中大質量恒星的運作方式是類似的。這些四維恒星會像超新星一樣爆發，并猛烈噴射出其外層物質，而它們的內層則塌縮為一個黑洞。

　　在我們的宇宙中，一個黑洞被一個名為視界的球面聯系起來。鑒于普通的三維空間需要一個兩維的物體(一個表面)來創建一個黑洞內部的邊界，那么在體宇宙中，四維黑洞的視界應該是一個三維物體—— 一種被稱為超球面的形狀。當Afshordi的研究小組模擬了四維恒星之死后，他們發現，噴射的物質能夠在三維視界周圍形成一個三維膜，并緩慢膨脹。

　　研究人員假設，我們生活的三維宇宙可能就是這樣一個膜，而我們探測到的膜的生長被認為是宇宙的膨脹。Afshordi說：“天文學家觀測到這種膨脹，并倒推宇宙必然由一個大爆炸開始——但這只是海市蜃樓。”

　　這一模型同時自然而然地解釋了我們的宇宙的一致性。由于四維體宇宙可能在過去已經存在了無限長的時間，因此它有足夠的機會使不同區域的四維體宇宙達到一種平衡，而我們的三維宇宙則很可能繼承了這一點。

　　膜宇宙學是一個物理學上超弦理論和M理論的分支，專門研究宇宙膜，該理論認為宇宙其實是鑲在一些更高維度的膜上。該學科同時研究那些更高維度的膜是怎樣影響著我們的宇宙。