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宇宙弦
作者:佚名   发布时间:2008-07-24 20:00:53   浏览次数:325

由上面的机制所形成的宇宙弦,可以说是一个极高密度的能量线,它非常细,直径仅为10^-29厘米(相当于氢原子核半径的10倍),它又是异常地重,密度为每立方厘米10吨。宇宙弦形成之后,会发生一系列的“重联”(每条弦的两端相互连接起来,或是与其它弦的两端相联)而演变成大小不同的环状弦或横贯宇宙的长弦。由于这种弦的密度极大,因此引力极强。一段具有两个端点的有限(短)弦,会很快地收缩形成一个点而消失。因此,存在于宇宙中的弦只有两种:一是横贯宇宙无限长的直弦,另一种是各种大小的环形弦。

  根据计算,大约有20%的宇宙弦是圆圈形的,其它的弦横越整个宇宙。无限长的宇宙弦并不是直的,而是弯弯曲曲的。全部弦的集合构成了布满空间的网。虽然弦的质量很大,但是弯弯曲曲的弦却是极度绷紧的,其张力更大,使它们以接近光速的速度振动,并时而互相碰撞。

  在由环形弦和无限长弦构成的宇宙弦网中,只有环形弦才能吸引周围的物质形成各种天体结构,而无限长的弦却不吸引物质。整个宇宙弦网是按照“自我复制”的方式演化的。这就是说,宇宙在发展过程中,整个结构并不发生变化,只是在宇宙的膨胀中被放大。如果在两个不同时候给宇宙弦照像,然后再把前一张照片按某种比率放大,两张照片将是非常相象的。

  现在宇宙真的是由这些极微细网状结构形成的吗,有什么证据吗?

  直接观察宇宙弦恐怕是极端困难的,因为环形弦在产生星系的过程中已经由于引力的辐射而衰变了,长形的弦是否较多地存在于宇宙中还不得而知,况且这种极微细的结构又不发出可见光和任何电磁辐射。这一切都使得对宇宙弦的观测充满了困难。产生宇宙弦的高难条件,也使得人们几乎不可能在实验室中将它模拟制造出来。但即便这样,还是可以通过其它的方法来发现是否真的存在宇宙弦这种神奇的结构。

 

【对宇宙结构的理论解释】
  不论宇宙弦是否存在,用它对宇宙结构进行阐述却很圆满。包括物理学家、天文学家极为头痛的新发现的各种复杂的天体结构,似乎都可以一下子解释清楚。恐怕这也是物理学家对宇宙弦报以极高热情的原因之一。     

  宇宙弦诞生于大爆炸时刻的高温相变。在宇宙大爆炸初期,由于压力太大,物质还不能有所聚集。大爆炸后的第一万年,宇宙还是由宇宙弦网以及均匀分布的辐射和物质构成其格局,环形弦还不足以把物质吸引到它周围。但是,在一万年后,压力急剧下降,物质也开始聚集,此时宇宙弦的能量比刚形成时少了,这是由于辐射引力波而失去一些能量,但是弦的密度比其它物质下降要慢得多。

  宇宙弦圈吸集物质的质量与它本身的质量成正比,因此较小的弦圈吸集相对较少的物质;较大的弦圈不仅吸集更多的物质,而且将较小的弦圈也吸集到它周围。这样,较小的弦圈形成星系,较大的弦圈就形成星系团,甚至更大尺度的集团结构。

  这样以宇宙弦为基础的宇宙模型,就能预言星系和星系团的数量和结构。宇宙弦是在大爆炸的高温相变的一瞬间形成的,宇宙弦网的布局结构应该在宇宙天体的各种结构中得到反映。用它也就很容易地解释了空洞、星系链和片状结构等,而这些都是大爆炸宇宙模型难于解释的问题。

 

【探测宇宙弦】
  宇宙弦是以引力辐射的形式失去大部分能量的,因而它产生的引力波应该能被观察到。可是至今这种引力波的效应确实没有被测到过(尽管天文学家相信这是由于目前的观察技术不足)。另外,宇宙弦应该能引起2.7K宇宙背景辐射的微小突变,这种突变目前也未被观测到。    

  但是也有宇宙弦存在的证据。由于宇宙弦能使光线发生偏转、因此在宇宙弦后面的类星体会呈现双影像。如果光线偏转是由点状引力源引起的,那么造成的“多像”会是奇数;如果是由宇宙弦引起的,那么就会观察到双像。1987年,两个美国天文学家已经观察到了4个成双像的类星体,这也许是人类第一次观测到了宇宙弦。

  澳大利亚天文学家声称得到了宇宙弦存在的明确证据。他们观测到一种质量巨大的引力体,使银河系及其邻近的星系以每秒1000公里的速度向其集中。研究证明,这种巨大引力体的形状不是球形的,而是长达240万光年的长圆柱体。他们推断说,这种引力体是一个巨大的宇宙弦环。

  要最终解开宇宙弦这个谜,恐怕还需要很长时间。

 

【宇宙弦的伸缩性】
  宇宙弦是长的具有微小的重的物体,它们可能在宇宙的早期形成,它们就会因宇宙的膨胀而今一度伸展,而且一根单独的宇宙弦在现时刻可以横贯穿我们观察到的宇宙的整个尺度。

  宇宙弦不应与弦理论中的弦相混淆,虽然它们并非完全无关,但它们都是具有长度并只有微小截面的物体。

  宇宙弦具有非常大的身缩性,其张力大概有一亿亿亿吨,如果一跟宇宙弦系在地球上能使地球在1s内加速到2899Km/h。 






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