科学家时空折叠唤醒了宇宙中的磁场

　　关于宇宙磁场最初成因的一个离奇传说。
　　宇宙中遍布着磁场。但是科学家对磁场的产生原因却还没有完全了解。像地球、行星或恒星这样＂较小＂天体的磁场，是电流在它们内部运动的产物；星云、超新星遗迹、原行星盘的弱磁场是带电粒子在空间中复杂流动的产物；但更大的天体结构如星系、星系团也有磁场，它们的磁场又是如何产生的呢？
　　星系、星系团的磁场非常微弱，强度只有地球磁场的百万分之一；然而它们极其庞大，大得令人生畏。一些星系团的磁场可以绵延数千万光年。
　　磁场的本质是带电粒子相对于观察者运动所表现出来的一种性质。但是在宇宙的早期阶段，在首批恒星和星系出现之前，宇宙中的物质都是不带电的。不带电的中性气体不可能自己产生磁场；理论上没有磁场恒星也无法形成。所以一定是宇宙以某种方式触发了最初的磁场。一旦宇宙有了最初的磁场，中性气体变成等离子体后，磁场就可以被放大。但宇宙最初的磁场又是怎么出现的呢？
　　关于这个问题最离奇的一种说法是：它是宇宙时空＂折叠＂，亦即是＂宇宙弦＂的产物。
　　＂宇宙弦＂是一种目前仅存在于理论上的神秘＂物体＂。理论上，在很久以前，在宇宙形成不足一秒的时候，宇宙经历过数次剧烈的＂相变＂。通过这一系列的＂相变＂，原本统一在一起的四大基本作用力：引力、强互作用力、弱互作用力和电磁力发生了分化。
　　而每当一种基本作用力被分化，时空就会在最基本的层面上进行＂重组＂。这种＂重组＂不是完美的，它会在时空中留下＂瑕疵＂。在这些＂瑕疵＂中，有一些只有一个维度，就像是纸上的＂折痕＂。它们就是＂宇宙弦＂。
　　＂宇宙弦＂假说最早在上世纪70年代就已提出，但至今仍没有获得观测证据。不过＂宇宙弦＂依然是早期宇宙理论中的一个＂一般性＂预言。
　　理论上＂宇宙弦＂会有一些非常离奇的特性。由于它们＂折叠＂了时空，宇宙飞船如果绕行＂宇宙弦＂飞行一圈，当它回到起点后，会发现这一圈不足360度。＂宇宙弦＂还会以光速震动，偶尔还会形成闭环，并在产生大量辐射后消亡。
　　＂宇宙弦＂会四处游荡，会在身后的时空中留下＂涟漪＂——引力波的＂涟漪＂。而每当＂宇宙弦＂穿越等离子体，时空中的＂涟漪＂就会改变等离子体在小尺度上的温度和密度，这样的差异会导致电荷开始运动，磁场就这样出现了。最初的磁场不会太强，强度不会超过地球磁场的一亿分之一，但作为＂种子＂，已经足够了。
　　＂宇宙弦＂离开后，等离子体会被压缩，并孕育出恒星、星系和星系团。最初的磁场也会被逐渐放大，一步步演化成今天这个样子。
　　非常完美的推论，只有一个缺陷：我们不知道＂宇宙弦＂是否真的存在。不过科学家认为，我们可以通过探测＂宇宙弦＂唤醒磁场时留下的蛛丝马迹，也就是它在时空中产生的＂涟漪＂——引力波，来感知它们。
　　参考
　　Evolution of magnetic fields in cosmic string wakes
　　https://arxiv.org/abs/2204.13303