如果宇宙沒有開端，時間無限地向後延伸，沒有宇宙大爆炸來啟動一切，會怎麼樣？這是被稱為“彩虹引力”的一種想法的可能結果之一，之所以如此命名，是因為它假定引力對時空的影響對不同波長的光（即彩虹中不同的顏色）感受不同。
彩虹引力最初在10年前被提出，作為彌合廣義相對論（涵蓋非常大的事物）和量子力學（涉及非常小的領域）理論之間裂痕的可能步驟。這個想法並不是一個描述引力量子效應的完整理論，也沒有被廣泛接受。然而，物理學家現在已經將這個概念應用於宇宙如何起源的問題，並發現如果彩虹引力是正確的，那麼時空可能有一個與廣為接受的宇宙大爆炸圖景截然不同的起源故事。
根據愛因斯坦的廣義相對論，巨大的物體會扭曲時空，以至於任何穿過它的東西，包括光，都會走彎曲的路徑。標準物理學認為，這條路徑不應取決於穿過時空的粒子的能量，但在彩虹引力中，它確實取決於能量。“具有不同能量的粒子實際上會看到不同的時空，不同的引力場，”埃及宰維爾科技城理論物理中心的阿德爾·阿瓦德說，他領導了這項新研究，該研究於10月份發表在《宇宙學和天體粒子物理學雜誌》上。光的顏色由其頻率決定，並且由於不同的頻率對應於不同的能量，因此根據它們的能量，不同顏色的光粒子（光子）將透過時空走稍微不同的路徑。
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這些效應通常會非常微小，以至於我們在對恆星、星系和其他宇宙現象的大多數觀測中都不會注意到差異。但是，在極端能量下，例如恆星爆炸（稱為伽馬射線暴）發射的粒子的情況下，這種變化可能是可檢測到的。在這種情況下，由同一伽馬射線暴釋放的不同波長的光子在經過數十億光年的時間和空間的稍微改變的路徑後，會以稍微不同的時間到達地球。“到目前為止，我們還沒有確鑿的證據表明這種情況正在發生，”羅馬薩皮恩扎大學的物理學家喬瓦尼·阿梅利諾-卡梅利亞說，他研究了這種訊號的可能性。然而，現代天文臺現在才開始獲得測量這些效應所需的靈敏度，並且在未來幾年應該會提高。
現在雖然罕見，但彩虹引力帶來強烈後果所需的極端能量在早期稠密的宇宙中占主導地位，可能意味著事情的開始方式與我們傾向於認為的截然不同。阿瓦德和他的同事們根據對彩虹引力影響的不同解釋，發現了宇宙的兩種可能的開端。在一種情景中，如果你倒退時間，宇宙會變得越來越稠密，接近無限密度，但永遠不會完全達到。在另一種情景中，當你回顧過去時，宇宙達到一個極高但有限的密度，然後趨於平穩。在這兩種情況下，都沒有奇點——宇宙密度無限大的時間點——或者換句話說，沒有宇宙大爆炸。“當然，這是一個有趣的結果，因為在大多數宇宙學模型中，我們都有奇點，”阿瓦德說。這個結果表明，宇宙可能根本沒有開端，時間可以追溯到無限遠。
雖然現在判斷這些情景是否描述了真相還為時過早，但它們是引人入勝的。“這篇論文和其他一些論文表明，彩虹引力這個想法可能在宇宙學中佔有一席之地，這對我來說是令人鼓舞的，”阿梅利諾-卡梅利亞說，他沒有參與這項研究，但研究了追求引力量子理論的框架。“在量子引力中，我們發現了越來越多的例子，其中存在你可以稱之為彩虹引力的特徵。這越來越具有說服力。”
然而，這個概念也有其批評者。“我不相信這個模型與現實有任何關係，”北歐理論物理研究所的薩賓·霍森菲爾德說。她補充說，這個想法並不是消除宇宙大爆炸奇點的唯一方法。“問題不是消除奇點，問題是以一致的方式修改廣義相對論，以便仍然能夠重現其所有成就以及標準模型[粒子物理學]的成就。”
安大略省 Perimeter 理論物理研究所的李·斯莫林與倫敦帝國學院的若昂·馬古埃霍一起首次提出了彩虹引力的想法，他說，在他看來，彩虹引力已被包含在一個稱為相對定域性的更大概念中。根據相對定域性，時空中不同位置的觀察者對於事件發生的位置不會達成一致——換句話說，位置是相對的。“相對定域性是更深入地理解與彩虹引力相同的想法，”斯莫林說。阿瓦德及其同事的新論文“很有趣”，他補充說，“但在真正相信結果之前，我想在相對定域性的框架內重新做一遍。作者可能沒有意識到它所寫的方式會存在定域性問題。”
在未來幾年，研究人員希望分析伽馬射線暴和其他宇宙現象，以尋找彩虹引力效應的跡象。如果發現它們，可能意味著宇宙的歷史比我們所知的更加“豐富多彩”。