为什么耳机线会打结?其实,这里面藏着宇宙起源的奥秘

没有结可能就没有我们。

下一次当你烦躁地试图解开打结的耳机线时，以下这个想法也许会让你好想一点：结可能对宇宙的诞生发挥了重要作用，没有它们，我们就不会生活在三维世界中。

这就是一群物理学家在一篇新论文中提出的奇特理论。该想法确实有助于我们窥视宇宙的起源。

宇宙拥有三个空间维度。这是最基本的事实，以至于大多数人都从未想过为什么会这样。但从理论上来说，三维似乎是个有点武断的数字。宇宙为什么不是四维、五维乃至11维的？这个问题困扰着物理学家，但寻找答案常常被归入“太难”之列。

面对这个问题，一支国际物理学家团队经过五年的努力提出了一个理论，它不仅解释了宇宙为何呈现出三维状态，还揭开了关于宇宙诞生和演变的其他几个未解之谜。其中的关键是运用了粒子物理标准模型中的一个普通因素，名为通量管。

通量管是可弯曲的能量束，把基本粒子捆绑在一起：在胶子的帮助下连接夸克和反夸克。但随着粒子逐渐分离，它们之间的通量管最终断裂，导致能量爆发，产生一个新的夸克-反夸克对，然后与现有粒子结合，形成两个完整的对。

通量管是一种广为人知的现象，但提出上述新理论的物理学家发现，通过提高通量管的能量水平，他们能解决关于宇宙的一些谜题。

万物伊始之际，宇宙只是一团炙热稠密的夸克-胶子等离子体。由于如此之多的基本粒子紧紧相邻，于是出现了大量的通量管。但其中大多数通量管迅速毁灭，因为物质和反物质相遇后彼此湮灭，通量管也随之消失。

但有些时候，通量管可以比它们所连接的粒子存在得更久。如果那些粒子以某种恰当好处的方式移动，它们会使通量管缠绕成结，而打结的通量管足够稳定，能单独存在。如果好几个这样的通量管互相缠绕，就能形成一个更加稳定的结网，迅速遍布早期宇宙。

该团队很快发现，这一想法可以解释宇宙大爆炸理论长期存在的两个问题。

宇宙大爆炸理论认为，在诞生之初，宇宙经历了一个暴涨期，在不到万亿分之一秒的时间内，从一个质子的大小膨胀到一个柚子的大小。随后，膨胀速度放慢了许多，但现在又开始加快。

关于这一假说，有两个问题从未得到恰当的解答：

是什么引发了暴涨？

后来为什么减速？

那支团队在计算“通量管结网”蕴含的能量时发现，这可以为上述两个问题提供恰当的解释。

“我们的通量管网络不仅提供了暴涨所需的能量，还解释了为什么突然减速。”这项研究的合著者托马斯·凯普哈特（Thomas Kephart）说，“当宇宙开始膨胀时，通量管网络开始衰弱，最终解体，导致膨胀失去了能量来源。”

这一说法恰好契合现有的宇宙诞生理论。通量管网络解体，向宇宙释放粒子和辐射，然后宇宙就像其他理论所解释的那样，继续膨胀和演变。

这也把我们引回到宇宙为什么拥有三个空间维度的问题。结理论认为，通量管结只能存在于三维空间：一旦加入第四维，它们就会迅速解开。这意味着，在刚开始的时候，打结的通量管只会促使宇宙朝三个空间维度迅速膨胀。到通量管网络解体时，已经为三维宇宙的形成打下了基础，任何更高的维度即便存在，也十分微小，无法观测到。

虽然结理论无疑令人非常感兴趣，但它还不成熟。研究人员说，他们需要进一步发展该理论，以便对宇宙的本质作出可检验的预测。

考虑到没有结可能就没有我们，也许打结的耳机线是我们需要付出的小小代价。

来源：Newatlas