宇宙膨脹速度之謎 量子重力理論或可解答
鄰近銀河系的仙女座星系 (Andromeda galaxy ),圖中藍色標記的是較古老的恆星。一個新的量子重力理論可能有助於解釋為什麼距離較遠的星系,似乎比距離較近的星系後退速度更快。(取自NASA官網)
〔編譯陳成良/綜合報導〕宇宙膨脹的謎團或許有了新解。一項近日發表於《古典與量子重力》(Classical and Quantum Gravity )期刊的研究,提出一個新的量子重力理論,或可解釋為何不同測量方法所得出的哈勃常數(Hubble parameter)存在不一致的現象。量子重力理論旨在融合量子力學與愛因斯坦的相對論,解決科學界長久以來的疑惑。
哈勃常數是描述宇宙膨脹速度的參數。英國愛丁堡大學(University of Edinburgh)的物理學家哈勃(Edwin Hubble)於1929年首次發現宇宙正在膨脹。然而,近代測量結果顯示,觀測遙遠天體與研究宇宙微波背景輻射所得出的哈勃常數存在約10%的差異,這一現象被稱為哈勃張力(Hubble tension)。
據《生活科學》(LiveScience)網站5月20日報導,印度海德拉巴大學(University of Hyderabad)的物理學教授P.K. Suresh與同事B. Anupama提出,將量子效應納入現有的宇宙演化模型中,或許能解決這一難題。他們的研究指出,在描述宇宙早期膨脹階段的重力相互作用時考慮量子效應,可以改變對宇宙微波背景現有特性的預測,從而使兩種不同測量方法所得出的哈勃常數相一致。
Suresh在接受《Live Science》訪問時表示:「我們嘗試解釋和解決兩種主要觀測結果中哈勃常數的差異。」這項研究主張,在宇宙膨脹的最早階段,即宇宙暴脹(cosmic inflation)階段,納入量子效應可以調整預測結果,使兩種測量方法的結果一致。
量子重力學目前仍難以進行詳細計算,因為實驗條件要求超高溫或超高能量。然而,這項研究認為,即使現階段尚無法全面驗證量子重力效應,未來的天文觀測任務仍可能提供測試這些理論的機會。未來的觀測任務如引力波天文台,有望觀測到來自早期宇宙的原初引力波,這些波可能包含量子重力的特徵。
此外,這項研究還指出,量子重力效應可能塑造了宇宙早期發出的引力波的特性。Suresh表示:「引力波來自多種天文來源,但尚未觀測到來自早期宇宙的引力波。希望我們的研究能幫助識別正確的暴脹模型,並偵測具有量子重力特徵的原初引力波。」
雖然量子重力理論尚未完全形成,但Suresh和Anupama的研究提供了一個有希望的方向,未來的觀測和研究或能驗證這些理論,為我們理解宇宙的起源和演化提供新的視角。
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