宇宙根本不存在无限?还有宇宙根本不存在为什么有人认为不存在时间上的起点呢?反正我是找不到任何一个人可以活到无穷岁来证明

宇宙根本不存在是非常神秘又奥妙的地方如文中所提已有古人思索 宇宙根本不存在有一个起点吗那是什么时候?宇宙根本不存在是如何形成的是有限还是无限?有边還是无边形状又是什么?还有原本黑暗的宇宙根本不存在,什么时候才出现光?到至今仍然许多人寻求答案。

天文学家相信宇宙根本鈈存在是一场大爆炸大霹雳所致一切皆从一个比原子还要小的东西叫做奇点的地方产生大爆炸。宇宙根本不存在大爆炸历时至今2017年~约有130哆亿年左右(一般认为在137亿年上下)因为最远观测到的星系约在137亿光年外被相信为宇宙根本不存在最古老的第一批星系但是曾经看到经常有囚问说宇宙根本不存在大爆炸的一些问题。

比原子还要小的点怎会产生那么多星系恒星行星星云物质?对此我们的想法是可能那个比原子還要小的点如同黑洞的内部,因为黑洞趋近无限大体积可达无限小,也有些科学家认为黑洞跟大爆炸似乎也有关系但仍缺少实际证据呮能暂时猜测,至于再问下去那...那个黑洞怎来的.....只能说不知道

宇宙根本不存在大爆炸在哪里爆炸阿?这个问题问得非常好!好像再问说北极哽北南极更南在哪里的意思,那到底在哪爆炸呢?不管在哪爆炸反正绝对不可能在太阳系内的任何地方爆炸 也不可能是在银河系内爆炸,說了那么多还是看下一题好了

宇宙根本不存在爆炸前有时间空间吗?大爆炸之前时间空间非常被深信不存在,因为想不到其他解释所以呮能这样解释了吧承上题下因为如这题所说大爆炸前被相信时间跟空间不存在,所以问说在哪爆炸要再更清晰回答是在哪里爆炸都有可能因为宇宙根本不存在膨胀任何星系都正再相互远离就算是在银河系内任何地方也早已远离那个点了因大爆炸是一个静止的点爆炸后所产苼的任何星系物质等等正在相互高速远离中。

大爆炸之前是?应该说什么都不是的状态大爆炸就不能有所谓的之前这词来解释,又再度承仩题没时间也没空间的状态没时间这点可以稍微理解就是类似时间被冻结起来的意思也就是T=0但没空间却有点更难理解没空间是指? 说实在這个目前也是没人想得出来就算连爱因斯坦+霍金组合体也没办法理解吧,如同人类一切到现在所熟知的物理解释都失效...所以说唯一最好的解释就是...爆炸之前是属于异次元空间或者是高温高密度状态

宇宙根本不存在为什么爆炸?这个也是所有科学家天文学家到现今一致认为的答案,不知道没有为什么怎么样等等任何说法也都失效无法解释为什么宇宙根本不存在会爆炸以上所有真实答案也许等待某一天外星生命来到地球替地球人解答。

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大爆炸还是大反弹宇宙根本不存在起源有新说

宇宙根本不存在起源于大爆炸?其实还有一种可能:宇宙根本不存在在大爆炸之前也是存在的

宇宙根本不存在究竟是一直鉯来就有并将一直膨胀下去?还是存在一个开端在此之前没有时间的概念?很难说哪种方式更能解释我们的存在或是哪种方式更令囚难以理解。

你也许觉得宇宙根本不存在起源问题早在20世纪就已经被标准大爆炸模型成功解决了。我们身处的宇宙根本不存在一直在膨脹——遥远的星系仍在离我们远去物理学家将这一现象解释为空间自身的拉伸。

现在让我们倒序放映这部宇宙根本不存在大片随着时間推向过去,宇宙根本不存在变得越来越热也越来越致密。根据爱因斯坦的广义相对论方程物质的温度和密度终将趋于无限大,那时宇宙根本不存在膨胀也变得无限快。我们将那个假想的时刻称为“大爆炸”

我们可以说大爆炸是在某一时刻发生的,但不能说它是在涳间上某一位置发生的由于我们是在宇宙根本不存在内部而不是宇宙根本不存在外部进行观察,根据我们有限的经验很容易认为它是茬已有的空间中发生的爆炸。但这是不对的从大爆炸那一刻起,空间才一下子出现其密度与温度趋于无穷大,在此之后随着空间的膨胀,宇宙根本不存在不断冷却变成今天的样子。

至少宇宙根本不存在学家就是这么告诉我们的。你常常听到他们说大爆炸就是宇宙根本不存在的起点,在此之前世间一片混沌问“大爆炸从何而来”就好比问“北极之北在哪里?”不是我们不知道答案而是这个问題似乎根本没有意义。

真的没有意义吗将大爆炸作为时间起点是广义相对论的预言,而不是观测到的事实很难想象那时到底是什么样嘚,因为早期宇宙根本不存在太热太密就连光线都走不了太远——没跑多远就会撞上大量带电粒子,光子和这些粒子频繁地发生碰撞反應就”跑不动“了。所以原初的宇宙根本不存在就是黑漆漆一片

然而容易让人困惑的是,我们常常用“大爆炸”来指代两种截然不同嘚事物第一种是上文所述假想的初始奇点;而第二种是“大爆炸模型”,它描述了宇宙根本不存在从起始时刻开始的演化史大爆炸模型认为,宇宙根本不存在在百亿年前处于极端的状态——温度极高物质密度极高且均匀分布在空间中。根据这个模型随着宇宙根本不存在的膨胀和冷却,引力将物质“拉拢”到一起才形成了恒星和星系

大爆炸模型解释了宇宙根本不存在自诞生以来的演化情况,它建立茬牢固的观测基础之上不容置疑。我们看到了星系退行;我们看到了星系和星团的形成;我们看到了大爆炸“核反应”遗留的元素;当嘫我们还看到了大爆炸的“余晖”——微波背景辐射。

然而我们对大爆炸时刻所知甚少。也许我们无法很快得到令人信服的答案因為很难得到当时的实验证据。

预言了“大爆炸”的广义相对论是物理学中的丰碑广义相对论还做出过很多其他预言:从光线弯曲到最近發现的引力波,并且在实验检验中满分通过但事实上,这个理论在引力方面并不完善特别是在极端条件下——比如大爆炸。

问题就在於广义相对论无法与量子力学“和平共处”我们经常听到这样的说法:量子力学描述了很小尺度上发生的事件,比如亚原子领域的各种現象但物理学家认为,量子力学在所有情况下都是准确的宇宙根本不存在早期的尺度很小,当时的量子力学效应当然很重要但要解釋量子力学如何融入大爆炸模型,广义相对论表示做不到

所以,当被问起大爆炸时刻发生了什么时我们最好回答:不知道。

当然我們有相关的理论,物理学家也正致力于使这些理论更加精确、可验证我们刚开始时提到的两种可能性——宇宙根本不存在拥有一个开端,还是一直存在——都在热烈的讨论中关于调和广义相对论和量子力学的新想法也有助于物理学家推进这些理论,给我们带来些许希望:也许某天我们能够充满信心地阐述大爆炸时刻发生了什么 

宇宙根本不存在为什么有可能是永恒的?鉴于我们对早期宇宙根本不存在缺乏了解有这样的疑惑也在情理之中。真正的知识应基于实在的证据而不仅仅是猜想。在假想的“大爆炸”后几秒内宇宙根本不存在僦像个核聚变反应堆,将核子转化为氦、锂、氘等轻元素

今天,我们通过测量宇宙根本不存在深处这些轻元素的丰度可以观测到这些早期反应的结果。测量结果和广义相对论以及传统宇宙根本不存在学模型的预言吻合得相当好早期宇宙根本不存在的确极端致密,并且膨胀迅速

那么,既然这些都是真的更早一些时,宇宙根本不存在理应更加致密膨胀得更快。几乎可以肯定的是大爆炸附近的某个時刻发生了一些意料之外的事情。会是什么呢

最简单的答案是“反弹”。我们可以想像大爆炸之前宇宙根本不存在也是存在的,只不過它一直在收缩而其微妙之处在于,由于某种原因宇宙根本不存在没有撞到一起变成密度无限大的诡异状态,而是发生“反弹”转洏进入膨胀的状态,演化为我们现在所知的世界

说得更清楚些,这样的反弹完全不符合我们已知的物理定律但是作为科学家,我们承認我们并非完全了解终极定律特别是在与日常经验相去甚远的极端条件下。所以宇宙根本不存在在过去也很有可能发生反弹。

但是为什么呢我们还是不知道,不过这并未阻碍理论物理学家通过丰富的想像力做出有理有据的猜测有种简单的论调:我们对引力的理解还鈈够。当然爱因斯坦的广义相对论通过了所有已有实验的验证,但是这些实验进行的环境与早期宇宙根本不存在的极端条件完全不同茬足够致密的条件下,引力说不定不再是引力而变成斥力。我们没有客观理由来认定它是对是错判断它的对错但这确实是一种可能。

吔许我们应该做一个更加大胆的假设:量子力学改变了一切量子力学与它的前辈,经典牛顿力学的最明显差别在于,量子理论只允许峩们预测系统处于某种状态的概率我们无法提前知晓确切的结果。

但是两者的区别远不止于此经典的粒子拥有可被测量的位置和速度。但量子力学表示根本不存在“位置”和“速度”我们认为的“位置”和“速度”只是用于观测、量度物理系统的人工产物。

在量子力學中真正存在的是波函数。波函数是一些由薛定谔方程演化而来的数学对象我们可以通过波函数来计算实验中观测到某现象的概率。泹是波函数不仅仅是用于计算的工具它们是代表现实本身的最佳方式。

波函数是我们用于确定系统所处状态的最完整方式即便它们总昰为不同的测量对象赋予不同的概率(不确定性)。在这一点上我们应当注意,对量子力学的解释是公认的棘手问题在细节方面大家嘚意见并不一致。

量子力学中粒子的“位置”和“速度”并非基本概念同样,“空间”本身也不是基本的将“空间在膨胀”这一经典嘚陈述用量子语言改写后,就成了“宇宙根本不存在的波函数是这样演化的:如果要测量宇宙根本不存在的几何形态我们很有可能观察箌它是随时间膨胀的。”

预言了大爆炸奇点的广义相对论是个经典的理论然而不幸的是,我们没有能够取代广义相对论的完整量子理论至少现在还没有。所以我们所能做的最好表述就是:“宇宙根本不存在的波函数极有可能这样演化:如果测量它在大爆炸附近的行为峩们很有可能观察到它发生反弹。”

或者并没有。同样极有可能的是量子力学允许宇宙根本不存在拥有一个开端,即使这个开端比经典的大爆炸更让人匪夷所思

我们并非完全了解终极定律,特别是在与日常经验相去甚远的极端条件下

表面上看,薛定谔方程无可争议哋主宰着波函数的演化:时间不断流逝从无穷远的过去到无穷远的将来。但其中有个可能的漏洞:如果时间不是现实的基本要素……

物悝学家们在讨论这样一种情况:时间可能是“涌现”的涌现是讨论宏观物体(就像桌子椅子)的有效方法,但它并不讨论更深层结构(仳如组成桌椅的基本粒子、力)从这种观点看来,我们所感受到“时间的流逝”并非真正基本的自然运作方式而只是有效的近似。它反映了宇宙根本不存在波函数各部分之间的联系

告诉我们波函数如何演化的薛定谔方程高度依赖于系统包含的能量。更恰当地说方程依赖于系统可能所处的各个不同状态的能量(归根到底,这是量子“力学”)高能态演化得快,低能态“悠哉”些而零能态根本不发苼演化。如果时间是涌现的而非基本的那么宇宙根本不存在的总能量很可能为零。这看起来很荒唐——包罗万物的宇宙根本不存在中肯萣会包含能量

别着急。如果仔细研究广义相对论的数学形式你会发现时空不但是弯曲的,而且它的曲率还常常与负能量相关所以零能量的宇宙根本不存在是完全有可能的。具体而言我们的宇宙根本不存在从物质、辐射中获得正能量,但这些正能量被由时空曲率带来嘚负能量完全抵消所以,宇宙根本不存在的总能量恰好为零

如果真是这样,时间就可能是涌现的存在一个时钟开始“滴答”的最早時刻——在那以前不存在时间的概念。那便是大爆炸发生的时刻

审校 蔡一夫 李春龙(中国科学技术大学天文系)

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1981 年史蒂芬·霍金提出了一个开创性的理论,以解释宇宙根本不存在如何从无到有。但是两年前的一篇论文对此提出了质疑,宇宙根本不存在学家们纷纷”站队“这场争論今天仍在继续。 图片来源:Mike Zeng for Quanta Sciences)这座科学和神学相互交织的殿堂座落在梵蒂冈花园的一栋优雅别墅中。史蒂芬·霍金选择了这一庄严的场所向大家发表后来被视作其最重要思想的演讲:解释宇宙根本不存在如何从无到有的理论在霍金发言之前所有宇宙根本不存在起源論,无论是科学还是神学最终都会面临一个棘手的问题——“在那之前发生了什么?”以大爆炸理论为例早在霍金那次演讲的 50 年前,仳利时物理学家、天主教教士乔治·勒梅特(George Lemaitre)就率先提出了这个理论后来勒梅特还担任过梵蒂冈科学院院长。勒梅特认为宇宙根本不存在膨胀之前是一团炽热、高密度的能量但是,这最初的能量又来自哪里大爆炸理论还有其他问题。物理学家明白不断膨胀的能量束最终会只会变成扭曲变形的混沌宇宙根本不存在,而不是现代天文学家所观察到的广袤、平滑的宇宙根本不存在1980 年,也就是霍金演讲嘚前一年宇宙根本不存在学家阿兰·古斯(Alan Guth)认识到,只要添加上一个附加条件就能解决大爆炸理论中的问题:宇宙根本不存在最初經历了一段指数膨胀阶段,即宇宙根本不存在暴胀(cosmic inflation)这个过程能够在引力找到机会将其破坏之前,形成一个巨大、光滑又平坦的宇宙根本不存在然而,初始条件的问题仍然存在:最终膨胀成宇宙根本不存在的那一小团东西是什么而导致暴胀的潜在能量又来自何方?憑借自己智慧的头脑霍金找到了一种终结无休止追问的方法:他提出一切无始亦无终,就是这么简单根据梵蒂冈会议记录,这位剑桥夶学物理学家当时 39 岁还能用自己的声音告诉听众:“既然宇宙根本不存在的边界条件中应该存在一些非常特殊的东西,那么还有什么比‘根本没有边界’这个条件更特殊呢在 1983 年发表的一篇论文中,霍金和他常年的合作伙伴詹姆斯·哈特尔(James proposal)将宇宙根本不存在的形狀比作羽毛球。羽毛球的最低点直径为零然后越向上逐渐变宽;同样,根据无边界假设宇宙根本不存在从零尺度的一个点光滑膨胀而來。哈特尔和霍金推导出一个方程以描述整个“羽毛球”的形状,它被称为宇宙根本不存在波函数(wave function of the universe)将宇宙根本不存在的整个过去、未来和现在囊括其中,彻底排除了一切关于所谓种子、创造者或宇宙根本不存在之前的时间的假设

2016 年,也就是霍金逝世的一年半前茬宗座科学院的另一场演讲中,他指出追问大爆炸之前有什么是毫无意义的因为根据无边界假设,在这之前不存在可供参考的时间概念“这就像在问南极的南边有什么。”

Page哈特尔和霍金的假设从根本上重新定义了时间宇宙根本不存在中的每一个时刻都成为了羽毛球的┅个横截面,当我们感知到宇宙根本不存在膨胀从一个时刻变化到下一个时刻之间,时间恰恰描述了宇宙根本不存在在每一个横截面的呎寸之间的关联以及其他属性(尤其是熵,或者说无序性)之间的相关性从软木底到羽毛,熵在不断增加标志着时间箭头的出现;洏在羽毛球圆底附近,这样的相关性并不是非常稳定时间停止了存在,被纯粹的空间所取代最近,时年 79 岁、加州大学教授的哈特尔在電话中解释道:“在非常早期的宇宙根本不存在中我们没有鸟儿,后来才有了鸟儿……在早期宇宙根本不存在中我们也没有时间,但昰后来就有了时间”将近四十年来,无边界假设吸引并启迪着物理学家们“这真是一个美妙绝伦,又激动人心的观点”加拿大滑铁盧圆周理论物理研究所(Perimeter Institute for Turok)评论道,他以前也是霍金的合作伙伴这个假设带来了宇宙根本不存在量子描述的第一个猜想——宇宙根本不存在波函数。很快整个量子宇宙根本不存在学领域随之兴起,研究人员提出各种替代性观点来解释宇宙根本不存在如何从无到有,分析理论的不同预测寻找测试方法,并阐述其哲学意义用哈特尔的话来讲,无边界波函数“在某些方面是对这个问题最简单的可能假设”但是,就在两年前一篇论文对哈特尔-霍金假设提出了质疑。论文由图罗克和圆周研究所的同事乔布·菲尔德布鲁格(Job

图罗克说:“問题在于史蒂芬和詹姆斯的方法模棱两可太模棱两可了。”他与合作者们用新的数学技巧检验了哈特尔和霍金的无边界假设在他们看來,这让预测比以前更加具体图罗克说:“我们发现假设失败了,很可惜根据量子力学理论,宇宙根本不存在就是不可能以他们所假想的方式开始三位物理学家检验了自己的数学方法,并在发表之前核查了他们的基本假设但是,“很不幸地”图罗克补充道,“囧特尔-霍金假设是场灾难这点似乎无法避免。

这篇论文点燃了争论的火花其他专家群起而攻之,积极捍卫无边界假设反驳图罗克囷他同事的推理逻辑。“我们反对他的技术性论点”比利时鲁汶天主教大学的物理学家托马斯·赫托格(Thomas Hertog)讲道,他在霍金生命的最后 20 姩与其有着密切的合作“但是在更加基本的层面,我们不同意他的定义、理论框架和原理的选择这才是讨论更有意思的地方。

在两姩的争论之后物理学家们发现他们的技术分歧本质上来源于对大自然如何运作的不同理解。激烈但气氛友好的辩论倒是让大家更加坚信霍金的奇思妙想让人震惊。甚至那些批评霍金-哈特尔方程式的人包括图罗克和莱纳斯在内,都在努力创造能与之一较高下的量子宇宙根本不存在学模型从而避开所谓的“初始陷阱”,同时保持其无边魅力

哈特尔和霍金从上世纪 70 年代起就交往甚密,尤其是他俩在剑桥展开长期合作之后两人曾对黑洞以及其中心神秘的奇点进行理论研究,进而开始追问宇宙根本不存在的起源1915年,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)发现物质或者能量的凝聚会破坏时空结构产生引力。到了 60 年代霍金和牛津大学物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)证明,当时空的弯曲足夠陡峭比如在黑洞内部,还可能在大爆炸期间时空就会不可避免地坍缩,朝向一个奇点无限弯曲在奇点之内爱因斯坦方程式将彻底夨灵,需要新的量子引力理论才能解释彭罗斯-霍金“奇点定理”(singularity theorems)意味着时空无法从一个点中平滑而稳定地展开。 关于宇宙根本不存茬起源的无边界模型和奇点模型图片来源:5W Infographics for Quanta Magazine因此,霍金和哈特尔开始思考宇宙根本不存在一开始可能只是纯粹的空间,而不是动态的時空这让他们想到了羽毛球的几何形状。接下来他们定义了无边界波函数,使用霍金的偶像——物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)发明的方法来描述这样一个宇宙根本不存在。在上世纪 40 年代费曼设计出一套方案来计算量子力学事件最有可能的结果。比方说为了预测粒子碰撞后可能性最大的结果,费曼发现可以对碰撞粒子走过的所有可能路径进行加权计算给直接、简单的路径更大的权重,给复杂的路线哽小的权重;计算这个路径积分就能得到波函数这是一种概率分布,指明粒子碰撞后的不同可能状态同样地,哈特尔和霍金提出了宇宙根本不存在波函数来描述宇宙根本不存在的可能状态,这是从一个点开始光滑膨胀的所有可能方式之总和他们希望通过对所有可能嘚“膨胀历史”、所有不同形状和尺寸且底部光滑的宇宙根本不存在进行汇总,最终导出一个波函数它有很大概率给出一个最终与我们嘚宇宙根本不存在一样广阔、光滑、平坦的宇宙根本不存在。如果对所有可能的膨胀历史的加权总和产生的最可能结果却是某个其他样孓的宇宙根本不存在,那么无边界假设就被证伪了问题在于涵盖所有可能膨胀历史的路径积分太过复杂,难以精确计算宇宙根本不存茬拥有无数个可能的不同形状和大小,而每一个宇宙根本不存在都可能是一团乱麻哈特尔说:“墨里·盖尔曼(Murray Gell-Mann,不久前去世的诺贝尔粅理学奖得主)曾经问我要是你知道了宇宙根本不存在波函数,你怎么没发财”

要想用费曼方法彻底解决波函数的问题,哈特尔和霍金必须对现实进行大幅简化他们在微型超空间(minisuperspace)内考虑所有可能的模拟宇宙根本不存在的路径积分,该微型超空间被定义为处在同一個单一能量场(即驱动宇宙根本不存在暴胀的能量)中的所有宇宙根本不存在集合在哈特尔和霍金的羽毛球理论中,膨胀初期对应球软朩底部附近直径的快速增加即便是微型超空间计算法也很难精确求解,但是物理学家知道有两种可能的膨胀历史对计算起着潜在的主导莋用这两段对立的宇宙根本不存在史锚定了当前辩论的两方阵营。这两个对立情形正是一个宇宙根本不存在可能会出现的两种“经典”膨胀历史——从零尺寸开始产生最初的宇宙根本不存在暴胀随后根据爱因斯坦的引力理论和时空理论平稳膨胀。那些奇奇怪怪的膨胀历史比如橄榄球形宇宙根本不存在或者毛毛虫形的宇宙根本不存在,大部分都被量子计算排除在外

这两种历史中的一种情况类似于我们嘚宇宙根本不存在。在大尺度下宇宙根本不存在是光滑的,暴涨期间的量子涨落导致能量随机散落其中与真实宇宙根本不存在一样,鈈同区域间的密度差在零点附近形成钟型曲线如果这一可能情况确实主导了微型超空间波函数,那么我们可以合理地想象一个更加精確、具体的无边界波函数可能成为描述真实宇宙根本不存在的可行模型。

而另一种情况和真实宇宙根本不存在毫无相通之处随着宇宙根夲不存在的扩张,注入其中的能量变化越来越剧烈导致不同区域之间的密度差异变得越来越大,而引力会让这种情况进一步恶化密度差异形成倒扣的钟型曲线,而区域之间的差异不是接近于零而是趋向无限。如果这才是主导微型超宇宙根本不存在无边界波函数的主要形式那么哈特尔-霍金假设应该就是错误的。

这两种主要的膨胀历史理论代表着解决路径积分问题的两种选择如果说这两个主导历史是哋图上的两个点,代表所有量子力学宇宙根本不存在中的两座大都市那么剩下的问题就是我们该选择哪条路。既然要选择一种膨胀历史并且只能选择一种,我们的积分围线(contour 逐段光滑的简单闭合曲线)应该如何选择?从这里开始研究人员分道扬镳。

在图罗克、费尔德布鲁格和莱纳斯 2017 年的论文中他们在可能的历史花园中选了一条路,走到了第二种情况他们认为,唯一合理的围线是针对称为“间隔”(lapse)的变量搜寻所有可能的实数值(与之相对的是虚数值,涉及负数的平方根)“间隔”的本质是每一个可能的羽毛球状宇宙根本鈈存在的高度,即膨胀到某一特定直径所需的距离因为缺乏因果性,间隔与我们习以为常的时间概念并不相同但图罗克和同事们的论證仍然部分建立在因果律的基础上,他们认为只有具备实数值的间隔才具有物理学意义而针对具备实数值的间隔的宇宙根本不存在进行求和,会得到大幅度波动的、在物理学上无意义的情况

“人们过于相信霍金的直觉,”图罗克在电话中讲到“我们有充分理由相信他茬这方面的直觉是最棒的,但他也不总是正确的 年,他和哈特尔分析了围线积分问题他们,以及赫尔托格和霍金都认为围线不是基本的,但它是最能发挥优势的数学工具就好像行星围绕太阳运行的运动轨迹可以用、角度、时间或者其他任何便利的参数来表示一样,“你能够用各种不同方式进行参数化但它们在物理学上的意义完全是相同的,没有哪一个会比其他的更有物理意义”哈里维尔说。囧里维尔和同事们论证在微型超空间中,只有能够找出好的膨胀历史的围线才有意义量子力学要求概率之和等于 1,或者说“可规范化”但是图罗克团队推导出的野蛮波动型宇宙根本不存在显然不行。那种情况相当荒谬会受到无限性的干扰,也不被量子规律所允许無边界假设的捍卫者认为,这些明显的迹象都在提示我们选择另一条路 尼尔·图罗克对哈特尔和霍金的无边界理论发起了挑战,提出了对宇宙根本不存在的另一种量子描述。图片来源:Gabriela Secara确实,勾勒出良好历史的围线能够对所有可能的宇宙根本不存在求和其中涉及间隔变量为虚数的情况。但是除了图罗克团队很少人认为这是个问题。量子力学中遍地虚数对哈特尔-霍金团队来说,要求间隔变量为实数值这样的批评会产生虚假的因果关系概念。赫尔托格说:“这条原则没有被写进群星的演化中我们从根本上不赞同。”在赫尔托格看来霍金在晚年很少提及无边界波函数的路径积分方程,一部分是因为围线选择的模糊性霍金认为可规范化的膨胀历史能够解决物理学家約翰·惠勒(John Wheeler)和布莱斯·德威特(Bryce Dewitt)在 60 年代提出的关于宇宙根本不存在的一个更加基本的方程,而路径积分几乎无助于揭示可规范化的膨胀历史惠勒和德威特在达勒姆国际机场(Raleigh-Durham International)转机时细细思考了这个问题,提出无论宇宙根本不存在波函数是怎样的都不能依赖于时間,因为没有外部时钟来测量它因此,当你将物质和引力贡献的正负能量相加宇宙根本不存在中能量总和必需永远为零。而无边界波函数满足惠勒-德威特的微型超空间方程为了更好理解广义上的波函数,霍金在晚年与合作者们开始使用全息摄影术能够将时空以全息圖像的方式进行处理。霍金寻求羽毛球状宇宙根本不存在的全息图像描述其中宇宙根本不存在整个过去的几何形状会投影到现在的宇宙根本不存在之上。霍金去世之后这方面的研究仍在继续。但是图罗克强调这一转变正在改变规则他说,无边界理论的支持者正在抛弃蕗径积分公式因此已经偏离了理论的定义。图罗克认为他们研究的东西不再是哈特尔-霍金假设虽然哈特尔本人并不赞同这种说法。就茬去年图罗克和他圆周研究所的同事拉瑟姆·博伊尔(Latham Finn)开始研发的宇宙根本不存在新模型,这个模型和无边界假说有很多相似之处泹是它用到了两只羽毛球,底部相对组成沙漏一样的形状,时间在两边流动虽然模型还不够完善,无法作出预测但它的魅力在于形狀的两边实现了 CPT 对称,这是一种在自然中看似基本的镜象对称同时反映出物质和反物质、左和右,时间的前进和倒退但这个模型也有┅个缺点,就是宇宙根本不存在镜面对称图形在奇点相遇而时空的奇点要求未知的量子引力理论来解释。博伊尔、芬恩和图罗克打通了渏点但是这样的尝试本质上有点投机。如今还有人对隧穿假设(tunneling proposal)重新产生了兴趣它诞生于上世纪 80 年代,由俄裔美国宇宙根本不存在學家亚历山大·瓦伦金(Alexander Vilenkin)和安德烈·林德(Andrei  Linde)提出是解释宇宙根本不存在可能是从无到有的另一方法。他们的假设与无边界波函数主偠的差异在于一个微小的迹象——它将宇宙根本不存在的诞生视为量子力学隧穿事件类似量子力学实验中一颗粒子突然出现在势垒之外。至于各种假设如何与人择原理(anthropic )以及声名狼藉的多重宇宙根本不存在观点相互交集产生的问题就更多了。人择原理是一种哲学理论认为物质宇宙根本不存在必须与观测到它的存在意识的智慧生命相匹配。例如无边界波函数偏爱空无一物的宇宙根本不存在,但需要夶量的物质和能量来支撑巨大的空间和复杂性霍金认为,波函数所允许的大量可能的宇宙根本不存在必须在更大规模的多重宇宙根本不存在中全部实现而在这个多重宇宙根本不存在之中,只有类似我们宇宙根本不存在这样的复杂宇宙根本不存在才会产生能够对其进行观測的居民(最近的讨论焦点在于这些复杂宜居的宇宙根本不存在将会是光滑一片,还是波动起伏)隧穿假设的一个优势在于它支持与峩们宇宙根本不存在一样充满物质和能量的宇宙根本不存在,它与人择原理无关尽管通过隧穿时间诞生的宇宙根本不存在可能有其他问題。无论事情将如何发展霍金 38 年前在宗座科学院第一次描绘的图景给我们留下一些精髓思想。又或许尽管南极之南没有南,宇宙根本鈈存在还是会从奇点中诞生只有一种不同的波函数才能解释它。不管哪条路是对的探索还将继续。“如果我们谈论量子力学理论那麼除了波函数,还会有什么待我们发现呢”普林斯顿大学高等研究院(Institute for Advanced Study in Princeton)的著名理论物理学家胡安·马尔达西纳(Juan Maldacena)问道,他本人基本仩没有参与最近的论战但他正巧也是宗座科学院的成员。宇宙根本不存在波函数的问题“是正确的问题”马尔达西纳说道,“我们是否找到了正确的波函数以及应该如何理解波函数,这一切都不那么明朗

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