日本物理学家创建模拟宇宙大爆炸理论

    日本物理学家创建了一个弦理论模型来模拟宇宙的诞生。在他们的模型中，大爆炸是一个“对称破裂事件”———波动导致三个空间维度挣脱弦理论中的另外六个维度，然后迅速展开形成宇宙中能看到的三维结构。
    弦理论认为基本粒子都是振动着的线段(即“弦”)，而不是没有维度的“点”。要使计算成立，弦理论需要10个维度：九个空间的，一个时间的。弦理论学家说，我们的宇宙看起来只有三个空间维度，因为另外六个维度卷成了无法察觉的卡拉比-丘流形，它只有10的负33次方厘米。
    与弦理论的其他方面一样，目前没有可行的试验来证明卡拉比-丘流形的存在，从而证明宇宙的确具有一个九维空间结构。即便能证明，物理学家也弄不明白为什么其中三个维度很大而另外六个极小。尽管如此，弦理论框架令人信服，因为它恰当地解释了我们看不到的那部分宇宙的大多数情况，从电磁学到万有引力再到黑洞热力学。
    大阪大学的金湘祐、高能加速器研究组织(KEK)的西村纯和静冈大学的土屋麻人的最新研究结果显示，弦理论貌似解释了宇宙的起源和它显而易见的三维结构。“我们得以看到了三个方向是如何在某个时间点开始扩大的，”西村告诉记者。
    为了计算，物理学家们使用了一种被称为IIB矩阵的弦理论阐述方式。矩阵的各要素可以按数学方法组合起来模拟这些弦是如何相互作用形成今天这种宇宙的。研究人员表示，量子波动造成了自发性对称破裂。西村在研究报告中写道：“时空关系具有某些不确定性……我们的重要发现之一是，时空关系的这个量子特性的确有利于向三个空间方向扩展而不是别的什么情况。至于量子时空关系如何演变成我们现在所感知的经典时空关系，那是我们近期打算解决的一个重要问题。”
    要按照弦理论探讨诸如此类关于宇宙演变的问题，研究人员必须探索一个比暴胀开端更早的时间之窗。西村指出：“我们现在正在做这件事。”
    《物理评论通讯》周刊将刊登论文详述这一最新研究成果。