擁有性質如此奇特的“繩”,人類能觀測到它嗎?維倫金說,如果有某根無盡的長繩碰巧在幾十億光年遠的地方繞過我們宇宙的一角,那麼我們還是能觀測到它的。辦法是通過望遠鏡看某個類星體。類星體是距我們有幾十億光年遠的一種不尋常的明亮天體。倘若在地球和類星體之間有繩的存在,它是會使類星體的光稍微發生偏離,這樣類星體就產生兩個影像,我們就可以看到“成對”的類星體了。目前,天文學家已經觀察到了大約有6對這樣的類星體。隻要我們能找到足夠多對類星體,順著這些類星體的連線,我們就會發現宇宙繩的存在。
還有另一種觀察繩的存在的途徑。科學家指出,如果維倫金的宇宙繩論正確的話,那麼在宇宙誕生初期,由於宇宙繩的存在就會使宇宙形成猛烈的振動。由於宇宙繩的質量巨大,這種振動會發射出豐富的引力能量周期性脈衝——引力波。而這些引力波自產生起,會隨時間的流逝而不斷衰減,現在,這種引力波已經變成非常緩慢而有規律的波動了。維倫金說,如果我們能檢測出這種效應,我們就能找到宇宙繩。
“繩”理論的作用
宇宙繩論可以幫助科學家們解決宇宙學上長期存在的一些謎團。例如,追溯到宇宙初期,當時萬物都表現為薄而同質的氣體,那麼,這些氣體怎麼會在原來的位置上形成星係呢?科學家們設想,如果有一根質量極大的繩不斷振動,嚴重擾亂氣體的平靜分布而使宇宙間形成一些致密的“凹穀”,這樣,由於宇宙繩的存在就會使氣體自行坍塌而成星係。又因如此,宇宙間星係將會是順著宇宙的走向而分布的。科學家們因此得出了一個令人難以置信的結論:宇宙間星係是被一根或數根這樣的宇宙繩拖曳在一起的。找到了宇宙繩,我們就會發現星係排布的規律。
此外,宇宙繩的存在還能解釋宇宙引力波的存在、宇宙微波背景輻射等宇宙現象。
宇宙繩是現代宇宙學中一個較新的理論,其真實性還有待天文觀測的進一步證實,但是從理論上,它還是有它的一定道理的。
像一片汪洋的宇宙
如果有人問你,是什麼形成了水的波浪?是風嗎,還是航行的船隻?或是遠處的人將一顆石子扔入水中?不管是什麼,在水中,任何微小的振動都會通過波浪傳送到各個方向。波浪將不斷傳播開去,並且不斷地變弱,最後甚至微弱到難以探測。
如果我告訴你,假如你向“空間”扔一塊足夠大的“石頭”,同樣也能激起“空間”的波動,你相信嗎?不容你不相信,因為這種波動的確存在,而且已被科學家們探測到了,它就叫“引力波”。
水星運行為什麼產生偏差
當年,牛頓認為空間是完全虛空,隻有行星是在其中隨時間穿行。在這個時空裏,不管宇宙天體的運行是如何的紛繁蕪雜,它們都遵守著萬有引力定律:衛星圍著行星轉,行星圍著恒星轉,牛頓的時空觀有著似乎完美無瑕的形式。
但是,正當人們為尋找到真理而歡呼雀躍時,一顆調皮的小行星卻向牛頓的萬有引力理論提出了挑戰,這顆小行星就是水星。根據天文學家們的觀測,水星的運動始終與所預測的位置有微小偏差,而這個偏差不是觀測誤差所引起的。為了解釋這一現象,有人甚至以預言有一顆“祝融星”的存在,是它影響了水星的運行,不過,“祝融星”最終也沒被找到。我們不由得問,那是什麼引起了水星運動的偏差呢?愛因斯坦的廣義相對論解決了這個問題。
愛因斯坦的時空觀與牛頓的完全不同。愛因斯坦將時間和空間一起考慮,從而提出了四維時空的新概念。這一點並不難理解:譬如說,我們去工作的路程就是一個經曆四維時空的過程,在走路的過程中我們穿過空間,並在穿過空間的過程中花費了時間,也可以說是穿過了時間。在這個行程中,我們可以用三維空間和一維時間的坐標標明我們所處的位置。但是,愛因斯坦的時空觀裏有一個關鍵,那就是質量會使得“時空”產生形變。牛頓認為月球是一直被引力拉向地球的,愛因斯坦則認為,月球是沿著由於地球質量所產生的空間自然曲率進行運動的,就像玻璃球沿著刻槽的輪盤不停滾動一樣。
由於有空間的存在,質量巨大的太陽就會使附近的空間變形,由於水星離太陽太近,因此,水星運行的“刻槽”自然就會變形,水星的運動就會與用牛頓定律計算出來的有所偏差。用愛因斯坦的時空觀看,這是太陽的引力波使得水星產生了波動。
引力波真的存在嗎
按照牛頓的時空觀,根本不會有引力波的存在,但在愛因斯坦的時空觀裏,引力波卻是一個非常重要的概念。由於空間會因質量而發生變形,因此,在空間中就會存在引力波,就像水中存在水波一樣。引力波是一種引力的波動,其傳播速度與光速相同,宇宙間所有的物質都會因它的存在而變形。距離波源越近的地方,就越能感受到引力波的存在,而離波源越遠,引力波就會像水波一樣逐漸微弱。