早期宇宙中更强的引力可能会解决一个宇宙学难题 什么难题呢？

一位物理学家在一篇新论文中提出，导致我们的宇宙在其最早期迅速膨胀的暴胀时代可能与现代暗能量时代有关，这要归功于宇宙的一个幻影组成部分，它随着宇宙的演化改变了引力的强度。

理解引力的传统方法涉及爱因斯坦著名的广义相对论。

对于这样一个强大的想法，它可以解释从月球轨道到整个宇宙演化的一切，这是一个非常简单的概念。

在广义相对论中，只有时空和其中的内容。

宇宙的内容导致时空弯曲和扭曲，时空的弯曲和扭曲决定了内容应该如何移动。

例如，行星的存在扭曲了它周围的时空，导致其他物体在轨道上跟随，或者恒星造成的扭曲可以使通过的光的路径发生偏转。

尽管广义相对论是研究引力的最简单方法，但它并不是唯一的方法。

另一种称为标量张量理论的替代方法可以追溯到 1960 年代初期，是物理学家罗伯特·迪克和卡尔·布兰斯的工作，因此有时它被称为布兰斯-迪克理论。

在标量张量理论中，除了时空及其内容之外，还有第三种成分，称为标量场。

标量场浸透了所有的时空，它的一项工作就是在不同的地方或不时地改变重力的强度。

在普通的广义相对论中，引力的强度是固定的；它只是牛顿的万有引力常数，98迷科，永远永远。

无论你在宇宙的何处或何时，一定数量的质量和能量总是会以完全相同的方式扭曲时空。

但在标量张量理论中，这可能会改变。

宇宙一侧的行星可能对其周围的时空产生更弱或更强的影响，这取决于标量场的局部值。

如果标量场本身在演化，重力的强度也会随时间而变化。

调整宇宙

在实验上，广义相对论和标量张量理论是等价的。

广义相对论已经通过了向它抛出的每一个实验障碍。

但是，如果您采用标量张量理论并简单地假设您的标量场具有等于牛顿常数的常数值，那么您也会得到相同的结果。

但由于广义相对论比标量张量理论简单得多，而且没有已知的方法来区分它们，物理学家更喜欢爱因斯坦的经典理论。

除了有一个小问题：暗能量。

根据观测，宇宙的膨胀正在加速，但速度非常缓慢。

在广义相对论中解释这一点的唯一方法是包含一个宇宙常数，这是方程中的一个额外值，它的值非常小，但不是完全为零。

宇宙常数的这一特征困扰着大多数物理学家，因为它看起来非常不自然。

如果暗能量几乎有任何其他价值，那么宇宙的膨胀早就将宇宙撕裂，使其无法维持生命（包括任何可以观察到它的人），但它也不是完全为零。

“向方程添加额外的值”确实看起来很像标量张量理论。

因此，自从天文学家在 1990 年代后期发现暗能量以来，物理学家一直在努力寻找这种长期被废弃的引力模型是否有可能更自然地解释加速膨胀。

奇怪的是，当今时代并不是宇宙膨胀超速的唯一一次。

宇宙学家认为，在大爆炸的早期，宇宙经历了一段被称为暴胀的极快速膨胀时期。

你可能想知道早期暴胀时期和现代暗能量时期之间是否存在联系，而且你不是唯一一个。

引力线

现在，日本冈山大学跨学科科学研究所的物理学家 Motohiko Yoshimura 提出标量张量理论提供了暴胀和暗能量之间的直接联系。

在这个模型中，标量-张量理论的标量场部分（“张量”是指时空本身）在早期宇宙中要强得多，从而触发了时代的通货膨胀。

在暴胀结束时，标量场减弱并以标准模型的所有粒子（如夸克和电子）的形式释放其能量。

至关重要的是，标量场永远不会消失。

随着宇宙的不断发展，它会保持一些背景存在，同时形成恒星和星系。

然后，在宇宙膨胀将所有物质稀释到足够低的水平之后，标量场再次启动——但在一个更弱的水平上——引发了当前的暗能量时代。

虽然这是一个有趣的故事，但天文学家仍然需要检验这个假设。

值得庆幸的是，这个模型产生了许多早期宇宙的潜在可观察遗迹。

例如，在这种情况下，引力在黑洞自发形成并存活到今天的地方可能非常强大。

找到这些原始黑洞的证据将有助于支持这一想法。

另一种方法是从早期宇宙中寻找膨胀完成后留下的引力波。

天文学家可以直接寻找这些引力波，通过尝试在宇宙微弱的背景嗡嗡声中探测它们，或者通过它们对所谓的宇宙微波背景的影响来寻找它们。

物理学家知道，暗能量和暴胀代表了我们当前知识的界限，只有像这样的激进建议——以及随之而来的实验，才能帮助我们超越这一界限。