根本沒有所謂的開始宇宙一直存在宇宙一直存在
現(xiàn)實中不可思議的事情太多了,人們常常把它們和科幻小說甚至傳說聯(lián)系在一起宇宙是什么時候開始的或許,根本沒有所謂的開始,但宇宙一直存在最近,一些研究人員提出了一種新的量子引力理論,揭示了這種可能的機制
英國利物浦大學的物理學家布魯諾本托主要從事時間本質(zhì)的研究他在研究工作中引入了新的量子引力理論——因果集理論在這個理論中,空間和時間被分解成時間和空間的離散塊在某種程度上,時空有一個基本單位
利用因果集理論探索宇宙的起源,我們可以發(fā)現(xiàn)宇宙可能沒有開端,它一直存在于無限的過去,直到最近才演變成我們所說的大爆炸。
量子引力。
量子引力也許是現(xiàn)代物理學面臨的最令人沮喪的問題我們有兩個非常有效的宇宙理論,量子力學和廣義相對論量子力學成功地描述了自然界四種基本力中的三種,一直到微觀尺度另一方面,廣義相對論是迄今為止對引力最有效,最完整的描述雖然它不是描述引力的唯一理論,但它是能與實驗數(shù)據(jù)一致的最簡單的理論
可是,廣義相對論雖然有很多優(yōu)點,但它仍然是不完整的宇宙中至少有兩個特定的時空點,根本無法用廣義相對論的數(shù)學原理來解釋,也無法得到可靠的結(jié)果這些時空區(qū)域被稱為奇點,在這里我們迄今所知的所有物理定律都無法應用,廣義相對論中使用的數(shù)學工具也將失效在這兩個奇點中,重力將在非常小的范圍內(nèi)變得極其強大
因此,為了揭開奇點之謎,物理學家需要將廣義相對論和量子力學結(jié)合起來,對這個強大的引力場進行定量描述目前,科學家們提出了許多量子引力理論,包括弦理論和循環(huán)量子引力理論
現(xiàn)在,科學家們提出了另一種方法,這可能會徹底改寫我們對空間和時間的理解。
因果集理論
時空是由離散的塊或時空原子組成的,類似于計算機圖像的像素。
在所有當前的物理理論中,空間和時間是連續(xù)的,它們形成了一個平滑的結(jié)構(gòu),并構(gòu)成了所有現(xiàn)實的基礎(chǔ)在這樣一個連續(xù)的時間和空間中,空間中的兩個點可以盡可能地接近,兩個事件在時間上也可以盡可能地接近
可是,在所謂的因果集理論中,時空被重新想象為一系列離散的塊,即時空的原子這個理論會嚴格限制事件在空間和時間上的距離,因為它們不可能比原子的大小更近比如你看著電腦屏幕看這篇文章,一切似乎都是流暢連續(xù)的但是如果你用放大鏡看同一個屏幕,你可能會看到分割空間的像素你會發(fā)現(xiàn),要讓屏幕上兩幅圖像之間的距離小于一個像素是不可能的
這個物理理論啟發(fā)了布魯諾本托我非常興奮地發(fā)現(xiàn)這個理論,它不僅試圖盡可能地基本,而且是一個重新考慮時間和空間概念本身的量子引力理論它也賦予了時間一定的核心作用,揭示了時間在物理學中的意義,你的過去有多真實,未來是否已經(jīng)存在便當說
宇宙的開始時間。
因果集理論對時間的本質(zhì)有重要的啟示。
因果集哲學在很大程度上認為,時間的流逝是一種物理現(xiàn)象,不應歸因于某種突然的幻覺或我們大腦中發(fā)生的某種事情,使我們認為存在時間的流逝這個過程本身就是物理理論的一種表現(xiàn)因此,在因果集理論中,一個原子一次會加到一個因果集中,而且會越來越大
因果集方法巧妙地解決了大爆炸中的奇點問題,因為這個理論中不存在奇點物質(zhì)不能被壓縮到一個無窮小的點——它們的大小不能小于一個時空原子
如果沒有大爆炸的奇點,宇宙的起源會是什么樣子從這個問題出發(fā),物理學家探索了用因果集理論解釋宇宙初始時刻,研究成果于9月24日發(fā)表在預印數(shù)據(jù)庫arXiv上
本文分析了因果集方法中是否必須有一個開頭從經(jīng)典的角度來看,在最初的因果集公式和動力學中,一個因果集從虛無發(fā)展到我們今天看到的宇宙在研究中,沒有大爆炸作為開端,因為因果集合對于過去是無限的,所以之前總有一些事件
這項研究表明,宇宙可能根本沒有開始,但一直存在我們感知到的大爆炸可能只是這個無時無刻不在的因果集合進化中的一個特殊時刻,而不是一個真正的開始當然,研究人員還有很多工作要做這個沒有開端的因果集理論是否允許我們用常規(guī)物理理論來描述BIGBANG時期的復雜演化,目前還沒有定論
人們對于因果集方法能否被合理理解,或者這種動態(tài)在更廣泛的意義上意味著什么,仍然存在疑問,但無論如何,這樣的框架確實是可能的,至少在數(shù)學上是可能的,這是可以被證明的。
換句話說,這也是一個新的開始。
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