以下是关于我们的宇宙(暗物质和黑洞)的六个目前物理学无法回答的大问题:
- 什么是暗能量，似乎正在加速宇宙膨胀的神秘能量?
- 暗物质是什么，我们只能通过它对恒星和星系的引力作用来探测到的不可见物质?
- 是什么导致了暴胀，即宇宙在大爆炸后迅速膨胀的现象?
- 那么，是什么导致了大爆炸呢?
- 有很多可能的大爆炸或宇宙吗?
- 宇宙的死亡是否有什么能说明问题的特征?
尽管世界上一些最聪明的大脑做出了努力，粒子物理学的标准模型——我们目前在基本层面上关于宇宙如何运行的最佳理论——仍然没有解决这些难题。
一个引人注目的新理论声称可以一次性解决这六个问题。答案是，根据发表于欧洲物理杂志C由来自布朗大学的Herb Fried和来自INLN-Université de Nice的Yves Gabellini所发现，可能是一种叫做速子的粒子。
超子是一种传播速度超过光速的假想粒子。根据爱因斯坦的狭义相对论——以及迄今为止的实验——在我们的“现实”世界中，粒子的速度永远不可能超过光速。这也无妨:如果他们这样做了，我们关于因果的想法就会被抛到脑后，因为我们有可能在原因出现之前就看到结果的显现。
尽管弗里德和加贝林尼的模型在概念上非常简单，但它仍存在争议，因为它需要这些超子的存在:特别是带电的费米子超子和反超子，它们作为虚粒子在量子真空(QV)中波动。(虚拟粒子的概念本身并不新鲜:在标准模型中，像电磁这样的力被看作是虚拟粒子的场，不断地出现和消失。所有这些虚粒子加在一起就构成了量子真空。)
但是狭义相对论，虽然它阻止了普通物质和光子的超光速运动，但并没有完全排除超光速粒子的存在。弗里德解释说:“在巨大能量事件的存在下，比如超新星爆炸或大爆炸本身，也许这些虚拟超子可以从QV中被扯出来，飞到我们日常世界的真实真空(RV)中，作为尚未被测量的真实粒子。”
如果这些超子真的跨越了光速边界，研究人员相信，它们的高质量和小距离的相互作用将给我们的世界带来不可估量的少量的“因果关系”。
弗里德和加贝利尼在试图寻找宇宙中暗能量的解释时，得出了他们基于速子的模型，暗能量似乎推动了宇宙的加速膨胀。他们首先提出暗能量是由电子和正电子虚对的波动产生的。
然而，这个模型遇到了意想不到的虚数的数学困难。然而，在狭义相对论中，与普通粒子的静止质量不同，速子的静止质量是一个虚数。虽然新模型中的方程和虚数涉及的远不止简单的质量，但这个想法是有启发性的:加贝利尼意识到，通过包含波动的超子和反超子对，他和弗里德可以从他们的计算中取消和删除不必要的虚数。更重要的是，这种对数学必然性的创造性回应带来了巨大的好处:加贝利尼和弗里德意识到，通过将他们的超子加入到模型中，他们也可以解释暴胀。
弗里德说:“这个假设(波动的超光速子-反超光速子对)不能被任何实验测试否定。”而且这个模型与现有的关于暗能量和暴胀能的实验数据完美吻合。
当然，弗里德和加贝林尼都认识到，许多物理学家对基于这种激进假设的理论持谨慎态度。
但是，从整体上看，他们的模型表明存在一种统一机制的可能性，这种机制不仅会产生暴胀和暗能量，还会产生暗物质。计算表明，这些高能超光子会重新吸收它们发出的几乎所有光子，因此是不可见的。
还有更多:正如弗里德解释的，“如果一个非常高能的超光速子被扔进真正的真空(RV)，然后与一个相同种类的反超光速子相遇并湮灭，这种微小的量子‘爆炸’能量可能是另一个大爆炸的种子，产生一个新的宇宙。”这个“种子”将是一个能量密度，在那个湮灭点，它是如此之大，以至于在量子真空和RV之间的表面发生了一个“撕裂”，存储在QV中的巨大能量能够爆炸到RV，产生一个新宇宙的大爆炸。在多亿年的时间里，这种情况可能会发生多次。”
这个模型——就像任何不可复制的现象，如宇宙的创造——可以简单地描述为一组诱人的推测。然而，它不仅符合暴胀和暗能量的数据，而且为另一个观测到的谜团提供了可能的解决方案。
在过去的几年里，天文学家已经意识到我们银河系中心的黑洞是“超大质量”的，包含了100万个或更多太阳的质量。同样的超大质量黑洞(SMBH)也可以在我们当前宇宙中许多其他星系的中心看到。
这些物体究竟是如何形成的仍是一个悬而未决的问题。QV中储存的能量通常足够大，足以抵消星系坍缩的引力倾向。然而，在Fried和Gabellini的理论中，当一个新的宇宙形成时，来自旧宇宙的大量QV能量通过超光速子-反超光速子湮灭(新的大爆炸)所产生的“撕裂”逸出。最终，即使是旧宇宙的遥远部分也会受到影响，因为旧宇宙的QV能量会泄漏到新宇宙中，就像空气从气球的小孔中逸出一样。在旧宇宙中，qv能量缓冲的减少表明，随着旧宇宙的消亡，它的许多星系将在新宇宙中形成超大质量黑洞，每个星系都包含旧星系前的太阳和行星的质量。其中一些新的超大质量黑洞可能会形成新宇宙中新星系的中心。
“这可能不是一幅令人愉快的画面，”弗里德在谈到我们自己的宇宙可能的命运时说。“但这至少在科学上是一致的。”
在宇宙大爆炸和多重宇宙的怪异、不可测试的世界中，一致性可能是我们所能期望的最好结果。
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