物理学家认为，循环宇宙可以解释为什么一切都如此平坦

据该团队称，我们能够探测到大爆炸之前时代的遗迹。

宇宙是如何变得如此平坦的？

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一个新模型表明，宇宙并没有像流行模型所暗示的那样经历大爆炸和膨胀，而是经历了一个“反弹”周期。尽管距离证实还很遥远，但作者相信它可以帮助解决一些宇宙之谜，包括暗物质和“平坦度问题”。

您可能已经注意到，科学家们正在试图解决宇宙学和物理学中的一些问题。  与暗物质和暗能量一样，这样的问题之一是宇宙看起来有点平坦。首先我们要明白什么是扁平化？

“宇宙的密度也决定了它的几何形状。如果宇宙的密度超过临界密度，那么空间的几何形状是封闭的，并且像球体表面一样呈正弯曲，”美国宇航局解释道。 “这意味着最初平行的光子路径缓慢收敛，最终交叉，并返回到它们的起点（如果宇宙持续足够长的时间）。如果宇宙的密度小于临界密度，那么空间的几何形状是开放的（无限），并且像马鞍的表面一样负弯曲如果宇宙的密度恰好等于临界密度，那么宇宙的几何形状就像一张纸一样平坦，并且范围无限。”

在平坦的宇宙中，平行线保持平行。我们似乎生活在这样的宇宙中。无论这使得研究宇宙变得多么简单，它也有其自身的问题。宇宙的形状取决于其中物质的平均密度。 

“如果物质的密度小于所谓的临界密度，则宇宙是开放且无限的。如果密度大于临界密度，则宇宙是封闭且有限的，”美国宇航局解释道。 “如果密度恰好等于临界密度，则宇宙是平坦的，但仍然可能是无限的。”

在当前的宇宙时代，密度似乎非常接近“临界密度”，这使得它非常接近平坦。当平坦度问题首次被发现时，这对于宇宙大爆炸模型来说是一个问题，因为热而致密的大爆炸将高于临界密度，那么为什么它会产生我们今天看到的平坦宇宙呢？

虽然通货膨胀模型可以通过通货膨胀发生得非常非常快来解释这一点，但一些科学家仍在寻找其他选择。虽然诺贝尔奖获得者物理学家罗杰·彭罗斯提出了共形循环宇宙学（远非公认的想法，但仍然很有趣），但另一个想法是宇宙会经历“反弹”的周期。 

就像弦理论或 MOND 一样，它有许多不同的版本。在一篇新论文中，一个团队研究了“非奇异弹跳宇宙学”，其中宇宙在热致密状态和我们今天在我们周围看到的那种宇宙之间弹跳。 

研究小组在他们的论文中声称：“这种宇宙学场景不存在暴胀宇宙学中存在的初始奇点问题，也解决了标准 HBB（热大爆炸）理论的平坦度和视界问题，并产生了尺度——大尺度上不变的曲率功率谱，因此与[宇宙微波背景]观测兼容。”

该团队研究了原始黑洞（PBH）如何适合这样的模型。

“有趣的是，PBH 可以作为一个新的门户来探索替代的宇宙学和引力场景，”该团队解释道。 

“我们在 HBB 辐射主导时代，在非奇异物质弹跳宇宙论的背景下，发现了一种新的、独立于模型的 PBH 形成机制。特别是，在物质收缩阶段，超视界曲率扰动的增强。再加上从物质收缩到 HBB 膨胀宇宙的短暂过渡期，可能会导致 HBB 阶段小尺度上的曲率扰动增强，从而塌缩形成 PBH。”

研究小组认为，在这个模型中，将形成一系列大小的黑洞，而不仅仅是我们通过观测证实的恒星质量和超大质量黑洞质量物体。 

“有趣的是，我们发现的原始黑洞质量可以位于观测上不受约束的小行星质量窗口内，这有可能解释暗物质的整体性。”

原始黑洞之前曾被认为是暗物质的潜在解释，但在这个模型中，它们将是大爆炸（或反弹）之前的残余物，是由宇宙这一阶段的微小扰动引起的。 

虽然很有趣，而且我们应该对替代模型持开放态度，但它远未“解决问题”，而且通货膨胀模型仍然是我们迄今为止对所见情况的最佳解释。但该团队确实提供了以某种方式寻找证据的潜在方法。 

“值得注意的是，增强的曲率扰动，坍缩成原始黑洞，也可以诱发随机引力波背景，有可能通过未来的实验检测到，特别是通过 SKA、PTAs、LISA 和 ET，因此可以作为一个新的门户探索早期宇宙中普遍存在的初始条件的弹跳性质。”

该研究发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》上。