參考消息網(wǎng)11月14日報道美國趣味科學(xué)網(wǎng)站10月11日發(fā)表題為《如果宇宙沒有起源會怎樣?》的文章,文章稱新的研究發(fā)現(xiàn),宇宙可能并沒有起源。全文摘編如下:
我們總是說,“最初……”但或許宇宙并沒有最初,或許它一直存在。一種新的量子引力理論解釋了這一學(xué)說。
英國利物浦大學(xué)物理學(xué)家布魯諾·本托說:“人們會把現(xiàn)實中的許多東西與科幻甚至幻想聯(lián)系在一起。”
本托在他的研究中使用了一種新的量子引力理論,即因果集理論。根據(jù)這一理論,時間和空間被分解為離散的時空塊。在某種層面上,時空存在一個基本單位。
本托及其同事用因果集理論探索宇宙的起源。他們發(fā)現(xiàn),宇宙可能并沒有起源——它始終存在于無限的歷史中,直到最近才演化為我們所說的大爆炸。
量子引力
量子引力或許是現(xiàn)代物理學(xué)面臨的最難問題。我們有兩套非常有效的宇宙理論:量子物理學(xué)和廣義相對論。量子物理學(xué)從微觀層面描述了自然界四種基本力中的三種(電磁力、弱力和強力),廣義相對論則對引力進行了有史以來最詳盡的描述。
盡管如此,廣義相對論并不全面。廣義相對論的數(shù)學(xué)方法在宇宙中至少兩處特定的地方無法產(chǎn)生可靠的結(jié)果:黑洞中心和宇宙之初。這兩個區(qū)域被稱為“奇點”,我們目前掌握的物理學(xué)定律在此失效。這表明,廣義相對論已經(jīng)停滯不前。在這兩個奇點中,極小尺度的引力也異常強大。
因此,要解開奇點的謎團,物理學(xué)家需要對強引力作出微觀描述,即量子引力理論。這一領(lǐng)域有很多假說,包括弦理論和圈量子引力論。
還有一種理論完全顛覆了我們對時空的理解。
因果集理論
在目前所有的物理學(xué)理論中,空間和時間都是連續(xù)的,它們構(gòu)成了作為一切現(xiàn)實基礎(chǔ)的光滑結(jié)構(gòu)。在這樣一個連續(xù)的時空中,兩個點可以在空間中盡可能地靠近彼此,兩起事件相隔的時間也可以盡可能短。
但因果集理論認為,時空是一系列離散的塊,即時空“原子”。這一理論嚴格限制了事件在時空中的間距,因為它不可能比“原子”還小。
例如,如果你正在電子屏幕上閱讀這篇文章,一切看起來都是平滑而連續(xù)的。但如果你用放大鏡看屏幕,可能會看到像素把空間分割開來,而屏幕上兩個圖像之間的距離不可能小于一個像素。
這一理論讓本托感到興奮。他說:“這個理論不僅試圖深入根本——作為一種量子引力理論,它重新思考了時空的概念——而且還賦予了時間一種核心作用,并探討了時間流逝的物理意義、過去的物理存在以及未來是否已經(jīng)存在等問題?!?/p>
時間起源
因果集理論對于時間的性質(zhì)有著重要意義。
本托說:“因果集理論認為,時間的流逝是真切存在的,而不是我們頭腦中的某種幻覺。它本身就是這種物理理論的一種體現(xiàn)。因此,在因果集理論中,因果集會一次長出一個'原子’,并且變得越來越大?!?/p>
因果集理論巧妙地消除了大爆炸奇點的問題,因為從理論上講,奇點是不可能存在的。物質(zhì)不可能壓縮到無限小的點——不可能小于一個時空原子。
因此,如果大爆炸奇點不存在,那么宇宙的起源是什么樣的?本托和英國帝國理工學(xué)院研究生斯塔夫·撒列探索了因果集理論下的宇宙起源。他們的研究論文發(fā)表在阿奇夫論文預(yù)印本網(wǎng)站上。
本托說,這篇論文研究了“因果集理論中是否必須存在起源”。
本托說:“依據(jù)原始的因果集理論,一個因果集從無到有,演變成我們今天所看到的宇宙。而在我們的研究中,不存在作為宇宙起源的大爆炸,因為因果集的過去無窮無盡,一切事物的前面總會存在原先的事物?!?/p>
他們的研究表明,宇宙可能沒有起源,而是一直存在。我們所認為的大爆炸可能只是這個始終存在的因果集演變過程中的一個特殊時刻,而并不是真正的起源。
然而,還有許多問題有待回答。目前尚不清楚這種沒有起源的因果集理論是否與描述宇宙大爆炸時期復(fù)雜進化的物理理論相兼容。
本托說:“人們?nèi)匀豢赡軙l(fā)問,這種(因果集理論)是否可以用'合理’的方式加以解釋,或者這種理論更廣泛的意義是什么。但我們證明,確實有可能建立一個框架。所以至少從數(shù)學(xué)角度來說,這是可以做到的。”
換句話說,這也是某種起源。
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