宇宙弦的奥秘：它们的断裂为何震动宇宙，产生引力波？

你是否想过，宇宙中是否存在一种神秘的物体，它们的直径比原子核还要小，却能横跨整个宇宙？它们又是如何在宇宙的诞生中形成的呢？它们是否会影响我们所处的时空，甚至产生我们无法想象的现象呢？

这种物体就是宇宙弦，它们是一种假设存在于宇宙最早时刻的残留物。在大爆炸的第一秒内，宇宙经历了几轮剧烈的相变，自然力之间分离开来。许多宇宙学家认为，这些相变远非完美，每一次都在时空本身留下了缺陷。这些缺陷可能有各种形状和性质，取决于早期发生的（大部分未知和复杂的）物理细节。宇宙弦可能是这些缺陷中最常见的一种，如果它们存在，它们将表现为真正的奇异物体。

宇宙弦的厚度不会超过一个质子，但它们却非常密集，一英里的弦的重量会超过整个地球。它们也几乎是不可摧毁的。在新的研究之前，这项研究还没有提交进行同行评审，科学家们认为宇宙弦是稳定的。一旦宇宙弦形成，它们就一直存在，从大爆炸的最早时刻一直到现在。减少宇宙弦的唯一方法是两条宇宙弦相交，或者一条宇宙弦自己形成一个环。一旦发生这种情况，随之而来的振动会迫使宇宙弦衰变成一阵粒子和高能辐射。

但是，从宇宙弦发出的这样的信号从来没有被发现过，到目前为止，天文学家也没有发现它们存在的证据。这对宇宙学提出了一个挑战，因为许多早期宇宙的模型预测了宇宙弦的存在。那么，如果量子弦在大爆炸期间大量产生，它们都去哪里了呢？也许宇宙弦并不像我们曾经认为的那样稳定，根据日本物理和数学宇宙学研究所的研究人员领导的新研究。宇宙弦可能不是稳定的，而是“亚稳定的”。亚稳定是物理世界中普遍存在的一种现象，它发生在一个系统可以找到一个稳定的位置并保持在那里无限长的时间，但是任何偏离这个位置的变化都会导致系统找到一个新的排列。

举个例子，你可以想象一下，一个大石头从山坡上滚下来——一种非常动态、不稳定的情况。如果它在山坡上的一个凹陷处暂时停下来，那这个大石头现在就是亚稳定的。如果没有什么打扰它，这个大石头可以永远呆在那个凹陷里。但是如果有人轻轻推了那个石头一下，那个石头立即就会从凹陷里掉下来，继续往山下滚。

研究人员发现，其他奇异的实体，称为磁单极子，可以使宇宙弦不稳定。磁单极子——纯北极或纯南极的磁性粒子——也可以在早期宇宙的相变过程中产生。在宇宙弦附近，单极子可以和反单极子形成，然后立即相互湮灭。释放出的能量可以将宇宙弦剪成两半，触发一个使宇宙弦最终溶解的不稳定过程，根据研究作者的说法。随着宇宙弦的溶解，它会振动，而这种振动可以引发引力波的形成。因此，宇宙中可能没有多少宇宙弦留下来，这解释了为什么我们到现在还没有发现它们——但它们的引力信号可能仍然存在。