打結的耳機線讓你抓狂？這裡面也許藏有宇宙起源的奧秘

下一次當你煩躁地試圖解開打結的耳機線時，以下這個想法也許會讓你好想一點：結可能對宇宙的誕生髮揮了重要作用，沒有它們，我們就不會生活在三維世界中。這就是一群物理學家在一篇新論文中提出的奇特理論。該想法確實有助於我們窺視宇宙的起源。

宇宙擁有三個空間維度。這是最基本的事實，以至於大多數人都從未想過為什麼會這樣。但從理論上來說，三維似乎是個有點武斷的數字。宇宙為什麼不是四維、五維乃至11維的？這個問題困擾著物理學家，但尋找答案常常被歸入「太難」之列。

面對這個問題，一支國際物理學家團隊經過五年的努力提出了一個理論，它不僅解釋了宇宙為何呈現出三維狀態，還揭開了關於宇宙誕生和演變的其他幾個未解之謎。其中的關鍵是運用了粒子物理標準模型中的一個普通因素，名為通量管。

通量管是可彎曲的能量束，把基本粒子捆綁在一起：在膠子的幫助下連接夸克和反夸克。但隨著粒子逐漸分離，它們之間的通量管最終斷裂，導致能量爆發，產生一個新的夸克-反夸克對，然後與現有粒子結合，形成兩個完整的對。

通量管是一種廣為人知的現象，但提出上述新理論的物理學家發現，通過提高通量管的能量水平，他們能解決關於宇宙的一些謎題。

萬物伊始之際，宇宙只是一團炙熱稠密的夸克-膠子等離子體。由於如此之多的基本粒子緊緊相鄰，於是出現了大量的通量管。但其中大多數通量管迅速毀滅，因為物質和反物質相遇後彼此湮滅，通量管也隨之消失。

但有些時候，通量管可以比它們所連接的粒子存在得更久。如果那些粒子以某種恰當好處的方式移動，它們會使通量管纏繞成結，而打結的通量管足夠穩定，能單獨存在。如果好幾個這樣的通量管互相纏繞，就能形成一個更加穩定的結網，迅速遍布早期宇宙。

該團隊很快發現，這一想法可以解釋宇宙大爆炸理論長期存在的兩個問題。宇宙大爆炸理論認為，在誕生之初，宇宙經歷了一個暴漲期，在不到萬億分之一秒的時間內，從一個質子的大小膨脹到一個柚子的大小。隨後，膨脹速度放慢了許多，但現在又開始加快。

關於這一假說，有兩個問題從未得到恰當的解答：是什麼引發了暴漲？後來為什麼減速？那支團隊在計算「通量管結網」蘊含的能量時發現，這可以為上述兩個問題提供恰當的解釋。

「我們的通量管網路不僅提供了暴漲所需的能量，還解釋了為什麼突然減速。」這項研究的合著者托馬斯·凱普哈特（Thomas Kephart）說，「當宇宙開始膨脹時，通量管網路開始衰弱，最終解體，導致膨脹失去了能量來源。」

這一說法恰好契合現有的宇宙誕生理論。通量管網路解體，向宇宙釋放粒子和輻射，然後宇宙就像其他理論所解釋的那樣，繼續膨脹和演變。

這也把我們引回到宇宙為什麼擁有三個空間維度的問題。結理論認為，通量管結只能存在於三維空間：一旦加入第四維，它們就會迅速解開。這意味著，在剛開始的時候，打結的通量管只會促使宇宙朝三個空間維度迅速膨脹。到通量管網路解體時，已經為三維宇宙的形成打下了基礎，任何更高的維度即便存在，也十分微小，無法觀測到。

雖然結理論無疑令人非常感興趣，但它還不成熟。研究人員說，他們需要進一步發展該理論，以便對宇宙的本質作出可檢驗的預測。

考慮到沒有結可能就沒有我們，也許打結的耳機線是我們需要付出的小小代價。

翻譯：于波

來源：Newatlas

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