大爆炸理论遭质疑,宇宙或许没有起点,历史无限久远

洪老师
洪老师 2021-2-8 18:20
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但是,这里也有一个问题。根据爱因斯坦的理论,在奇点里或者接近奇点的状态下,我们已知的所有物理定律就会失效。然而,科学家们在继续推测时,又似乎发现物理定律不会瓦解,这就出现了矛盾。

正因如此,位于蒙特利尔的麦吉尔大学理论宇宙学家Robert Brandenberger才指出:“所以说,在讨论宇宙从大爆炸中诞生时,我们还真的无权说得如此肯定。”

同时,在讨论黑洞的奇点时,科学家们还会面临另一个巨大的矛盾,那就是广义相对论和量子力学之间的矛盾。这个矛盾我们已经并不陌生了,这也是爱因斯坦和玻尔之间辩论的焦点。

广义相对论是一种确定的理论,也就是说当我们知道某个天体在某时刻的相关参数,那么它在下一秒会如何运行就已经明确了。而量子力学则大不相同,在微观世界,即使我们知道足够多的参数,也无法判断一个粒子下一秒会出现在什么位置上,而只是知道它可能出现在哪些位置上,以及出现在某个位置的概率有多大,绝对无法保证它一定在哪里。

这就是广义相对论和量子力学之间的矛盾之一,而且在讨论奇点时,二者的矛盾也尤为明显。那么,科学家们是否有好的办法呢?

量子修正

来自于加拿大阿尔伯塔省莱斯布里奇大学的理论物理学家Saurya Das和他的同事们对这个问题非常感兴趣,为了找寻这个问题的答案,他们找到了一个比哥本哈根学派更早的理论,那就是玻姆力学(Bohmian mechanics)。

在这个理论中,还有一个隐藏的变量可以影响微观粒子的诡异行为。和量子力学所提出的不确定性相反,该理论认为这个隐变量可以使得量子同时具有确定的位置和动量,也就是说可以用明确的轨迹线来进行描述。

正是利用了这个理论的形式,Das等人计算出了一个修正项,而这个修正项又可以包含在爱因斯坦的广义相对论中。

于是,惊人的结果出现了:当他们将时间延续到极长的尺度下后,竟然发现宇宙并不会被追溯到一个奇点,而是拥有着无限的过去。也就是说,这个理论的结果暗示我们:宇宙没有起点,它的历史没有尽头,是无限古老的!

Das表明:“我们的理论指出:宇宙的年龄或许是无限大的。”

理论验证

尽管这个理论结果令人震惊,但确确实实是他们推导出来的。而且,Das还发现,他们这个方程中的量子修正项还可以解释宇宙中的暗物质。

我们知道,宇宙中有一种暗物质,占宇宙总质量的85%左右。它们可以提供引力,但是不与可见物质发生其他相互作用,因此极难被我们观测到。而且不论是相对论还是量子力学,都没有阐释暗物质的本质是什么,而Das等人的研究在暗物质方面也有所贡献。

他指出,如果他们的理论是正确的,那么宇宙中可能就充满了由一种假设的粒子所组成的超流体,这种粒子可能是所谓的引力子,也就是可以形成引力的一种粒子;也可能是传说中的轴子,同样是一种存在于理论上但仍然没有被发现的神秘粒子

研究团队认为,通过这个推论,我们就可以利用暗物质在宇宙中的分布情况,看它是否符合他们修正的量子理论所描述的超流体特性,来判断这个理论的正确性。“如果我们的结果与此相匹配,甚至仅仅是大致匹配,那就是一个足够好的消息了。”他说。

宇宙的起点

当然,这也不是唯一能够调和相对论与量子力学的理论。众所周知,目前最有希望统一它们的,就是弦理论了。

弦理论中有一个弦气宇宙学的分支,它也对宇宙的演化历程有过描述,认为宇宙曾经在相当长的一段时间里处于一个相对静止的状态。这一点非常特别,因为其他理论几乎都是认为宇宙曾经不止静止,甚至还有一段收缩的状态,在收缩到非常小的时候重新开始膨胀。

不论是哪种理论,不论奇点是否真的存在过,但这些理论都达成了一个共识,那就是我们的宇宙的确经历过空间非常小、物质非常密集、温度非常高的时期。

那么,当我们再往前追溯,宇宙到底有没有过那一次大爆炸呢?如果没有经历,那么宇宙在进入到这个收缩到极限的时期之前,又经历过什么呢?难道它真的拥有一个无限远的过去吗?

这些问题恐怕都将在相当长的一段时间里悬而未决了,也许我们需要从更高的维度才能理解这个宇宙的诞生和时空的概念,那这个答案的浮现恐怕真的要等到很远之后了。

作者:姿势分子knowledge   来源:搜狐网

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