如果宇宙沒有起點會發(fā)生什么？

【大爆炸-宇宙的膨脹】

在起初，那里可能沒有起點?？赡芪覀兊挠钪媸且恢贝嬖诘?，一個新的量子引力理論揭示了這種機制是如何運作的。

“事實包括太多東西，但大部分人可能把它們和科幻，甚至是幻想聯(lián)系在一起?！辈剪斨Z?本托說，他是一位在英國利物浦大學(xué)研究時間性質(zhì)的物理學(xué)家。

在他的研究中，他采用了一個新的量子引力理論——偶然集合論。在這個理論中，空間和時間被分解為大量互不相連的時空塊。在某種程度上，這個理論中存在一個基本的時空單元。

本托和他的合作伙伴們使用這種偶然集合方法探索宇宙的起點。他們發(fā)現(xiàn)宇宙可能沒有起點，它可能一直存在于永恒的過去，但是直到最近才演化出我們所說的大爆炸。

【量子引力】

量子引力可能是現(xiàn)代物理學(xué)面臨的最令人沮喪的問題。我們有兩種特別有效的關(guān)于宇宙的理論：量子物理和廣義相對論。量子物理對四大基本力中的三種微觀力（電磁力、強力、弱力）提出了成功的理論解釋。廣義相對論，在另一方面，是對萬有引力最強有力和完整的描述。

但要不是它的優(yōu)點，廣義相對論是不完善的。在宇宙中至少兩個特定的地方，廣義相對論的數(shù)學(xué)式完全不起作用，不能用來預(yù)測可靠的結(jié)果：在黑洞的中心和在宇宙的起點。這些區(qū)域被稱為奇點，它們是我們現(xiàn)有的物理定律崩塌的點，它們也是數(shù)學(xué)的警示牌，提醒我們：廣義相對論被自己絆倒了。在這兩類奇點附近，引力在很小的尺度上變得難以置信得大。

因此，為了解決奇點的謎團(tuán)，物理學(xué)家需要對強引力有一個微小的解釋，也被稱為引力的量子理論。這個領(lǐng)域有很多競爭者，包括弦論和環(huán)形量子引力理論。

還有一個理論完全改寫了我們對時空的理解。

【偶然集合論】

在所有現(xiàn)有物理理論中，時空是連續(xù)的。他們形成了一個平滑的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了所有現(xiàn)實的基礎(chǔ)。在這樣一個連續(xù)的時空中，兩個點在空間中可以無限靠近，兩件事的發(fā)生也可以在時間中無限接近。

“事實包括太多東西，但大部分人可能把它們和科幻，甚至是幻想聯(lián)系在一起?！辈剪斨Z?本托說。

但是有另一種方法，被稱為偶然集合論，把時空重新構(gòu)想為一系列分離的時空塊，或者說時空“原子”。這個理論嚴(yán)格限制了事件在時空中能隔得多近，因為他們不能比時空“原子”的尺寸更近。

舉個例子，如果你正看著屏幕讀到這，屏幕上的所有東西看起來很光滑和連續(xù)。但是如果你用放大鏡看這塊屏幕，你可能會看到劃分著空間的像素，并且你會發(fā)現(xiàn)不可能把兩個圖像靠得比單個像素還近。

這個物理學(xué)理論讓本托很興奮?！拔野l(fā)現(xiàn)這個理論的時候非常激動，它不僅嘗試探究基礎(chǔ)的領(lǐng)域——成為一個解釋量子引力的方法，并重新思考了時空本身的概念，而且它把中心地位給了時間，還有時間流逝在物理世界中意味著什么，你的過去在物理上是多么真實存在的，以及未來是否存在?！北就懈嬖V“現(xiàn)場科學(xué)”。

時空是由分離的時空塊或是時空“原子”組成，與組成電腦圖像的像素類似。

【時間的起點】

偶然集合論為時間的本性提供了重要的暗示。

“偶然集合思想中的絕大部分是：時間片段是物理上真實存在的東西，它不應(yīng)該被歸于一些浮現(xiàn)的幻想，或者一些發(fā)生在腦海中的東西，使我們認(rèn)為時間在流逝；這一片段本質(zhì)上是一種物理理論的表示。所以在偶然集合論中，一個偶然集合會一次增加一個“原子”并且越來越大。”本托說。

偶然集合方法恰好去除了大爆炸奇點的問題，因為在這個理論中，奇點不可能存在。物質(zhì)不可能無限壓縮為一個小點，它們不能比一個時空原子的尺寸更小。

所以沒有了大爆炸奇點，宇宙的起點會是什么樣？這是本托和他的協(xié)作者，斯塔夫?扎萊爾，一個帝國理工學(xué)院的研究生繼續(xù)研究的地方，探索偶然集合論預(yù)測的宇宙初期是什么樣的。他們的研究成果出現(xiàn)在一篇9月24日發(fā)表的論文中，來自論文預(yù)印本文庫arXiv。（這篇論文現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)表在一個經(jīng)過同行評議的科學(xué)雜志上了。）

“這篇論文仔細(xì)研究偶然集合方法中是否一定存在起點，”本托說：“在最初的偶然集合構(gòu)想和驅(qū)動機制中，曾認(rèn)為一個偶然集合從什么都沒有演化成我們今天所見的宇宙。然而在我們的研究中，宇宙沒有大爆炸作為起點，因為偶然集合是無限存在于過去的，所以在過去總是有東西存在?！?/p>

他們的成果暗示宇宙可能沒有起點——它可能僅是一直存在的。我們所感知的大爆炸可能只是一個特定的時刻，在永恒存在的偶然集合的演化中，而不是真正的起點。

然而仍有很多工作需要做。我們?nèi)匀徊磺宄@個沒有起點的偶然集合方法是否能允許我們運用現(xiàn)有的物理理論來解釋大爆炸時期復(fù)雜的宇宙演化。

“仍有人會問這個偶然集合理論是否能用合理的方法解釋，或者這樣的驅(qū)動機制在更廣義的領(lǐng)域，在現(xiàn)實物理世界中意味著什么，但是我們確實展示了這種架構(gòu)是可能的，”本托說：“所以至少在數(shù)學(xué)中，這是可以實現(xiàn)的?！?/p>

換言之，這是……一個開始。

BY: Paul Sutter

FY: 聽說馬門溪山上有座廟

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處