纵然爱因斯坦的广义相对论可以解释大量令人着迷的天体物理学、宇宙学现象，但是对于某些宇宙最大尺度的谜团，它仍然无能为力。
据美国“优睿科”网站7月29日消息称，《物理评论快报》杂志网络版同日发文宣布，美国宾夕法尼亚州立大学和印度卡纳塔克邦国家技术研究所在环量子宇宙学（LQC）领域取得的最新成果，让相关的两大谜团拨云见日。
LQC是一门利用量子力学将引力物理学扩展到广义相对论之外的理论学说。虽然这两种理论上的差异存在于最微小的尺度上（小于质子），但它们产生的影响反映在宇宙所能企及的最大尺度之上。这项研究提供的关于宇宙的最新预测假设，未来或由卫星任务测试和验证。
过去三十年的宇宙学研究，极大地提升了人类对早期宇宙的理解，解答了宇宙微波背景辐射（CMB）不均匀性的产生问题：这些不均匀性是早期宇宙发生不可避免的量子涨落后造成的结果。在宇宙非常早期的时候，它经历了高度加速的扩展阶段。这些原始的微小波动在引力的作用下会被拉伸延展，在宇宙微波背景中种下不均匀性的种子。
研究人员之前对早期宇宙的调查结果，推翻了关于大爆炸奇点的观点——“大弹跳”（Big Bounce）理论取而代之。后者假设，当前膨胀中的宇宙是从超级压缩的物质中诞生的，而那些物质源自宇宙在之前阶段中的收缩效应。研究人员发现，所有能够用广义相对论解释的大尺度宇宙结构，都同样可以用环量子宇宙学的方程式来解释大弹跳后的暴涨现象。
在这项最新研究中，科学家确认了环量子宇宙学中的膨胀效应也能够解决广义相对论下出现的两个主要反常现象。宾大博士后研究员Brajesh Gupt解释道：“我们目前讨论的原始波动现象发生在难以置信的小普朗克尺度上。尽管如此，在这个微观尺度上，对膨胀现象的修正却同时解释了最大宇宙尺度上的两种反常现象，而这种解释涉及正在宇宙中上演的、极小和极大两种尺度之间的‘探戈之舞’。”
研究人员还对一个基本的宇宙学参数和原始引力波做出了新的预测。这些预测可以在未来的卫星任务中进行测试，比如轻鸟（LiteBird）和宇宙起源探索者（Cosmic Origins Explorer）任务。它们将进一步加深人类对早期宇宙的认识和理解。
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编译：朱明逸
审稿：西莫
责编：雷鑫宇
期刊来源： 《物理评论快报》
期刊编号： 0031-9007
原文链接：
https:\/\/www.eurekalert.org\/pub_releases\/2020-07\/ps-ctb072920.php
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