最新的量子引力学说——因果集理论指出 宇宙恒常异国起头

发布日期:2021-11-21 16:34    点击次数:179
majer @ 2021.10.13 , 12:57

说来话长,最最先的时……益吧,能够现在吾们的宇宙还异国最先呢,由于它首终存在于无限的以前之中。最新的量子引力理论展现了这一能够性。

英国利物浦大学钻研时间性质的物理学家布鲁诺·本托说:"实际中就有很多东西乍望首来是科幻甚至是神话故事里的稀奇玩意。"

在他的做事中,他采用了一栽新的量子引力理论,称为因果集理论,其中空间和时间被分解为离散的时空块。按照这一理论,在某个层面上,有一个基本的时空单位。

本托和配相符者行使这栽因果集手段来追求宇宙的首点。他们发现,宇宙有能够异国最先--它不息存在于无限的以前,只是比来才演变成吾们所说的大爆炸。

量子引力能够是当代物理学面临的最令人造难的题目。吾们有两栽变态有效的大理论:量子物理学和广义相对论。

量子物理学已经成功地刻画了自然界四栽基本力中的三栽(电磁力、弱力和强力),细化到微不益看尺度。另一方面,广义相对论是有史以来对引力的最有力和最完善的描述。

但是,尽管广义相对论具有一切的益处,它也是不完善的。在宇宙中至稀奇两个特定的地方,广义相对论的数学原理被打破,无法产生郑重的效果:在黑洞的中央和宇宙的首点。

这些区域被称为 "奇点",是吾们现在的物理学定律休业的时空点,它们是广义相对论被本身绊倒的数学警告标志。在这两个奇点内,引力在专门微弱的长度尺度上变得难以信任的兴旺。

因此,为晓畅决奇点之谜,物理学家必要对强引力进走微不益看描述,也称为量子引力理论。现在有很多竞争者,包括弦理论和圈量子。

还有一栽手段,十足改写了吾们对空间和时间的理解。

因果集理论

在现在一切的物理学理论中,空间和时间是不息的。它们形成了一个光滑的组织,赞成着一切的实际。在如许一个不息的时空里,两个点在空间上能够尽能够地挨近,两个事件在时间上能够尽能够地挨近。

但另一栽手段,称为因果集理论,将时空重新想象为一系列离散的块状物,或时空 "原子"。这栽理论将对事件在空间和时间上的挨近水平进走厉格控制,由于它们不及比'原子'的大幼更挨近。

例如,表现器上画面都是光滑不息的,但吾们晓畅,它们其实由分割空间的像素组成。

这一理论让本托感到奋发。

"吾很激动地发现了这个理论,它不光试图尽能够地从根本上解决题目--行为量子引力的一栽手段,实际上是对时空概念本身的重新思考--而且还授予时间以中央作用,以及时间的流逝在物理上意味着什么,你的以前到底有多大的物理意义,异日是否已经存在。"

因果集理论对时间的性质有主要的影响。

"因果集形而上学的主体片面是,时间的流逝是一栽物理性的东西,它不该该被归结为某栽展现的幻觉,或者是发生在吾们大脑内部的东西,使吾们认为时间流逝;这栽流逝本身就是物理理论的一栽外现。因此,在因果集理论中,一个因果集将一次添长一个'原子',并变得越来越大。"

因果集手段纤巧地清除了大爆炸奇点的题目,由于在该理论中,奇点不能够存在。物质不能够压缩到无限幼的点--它们不能够变得比时空原子的大幼还幼。

那么,倘若异国大爆炸的奇点,吾们宇宙的起头是什么样子的呢?这就是本托和他的配相符者,伦敦帝国学院的钻研生斯塔夫-扎勒(Stav Zalel)的做事,追求因果集理论对宇宙的初首时刻的说法。

他们未经同走审议的论文,9月24日发外在预印本数据库arXiv中→https://arxiv.org/abs/2109.11953

这篇论文钻研了 "在因果集手段中是否必须存在一个起头",本托说。

"在最初的因果集外述和动力学中,经典地讲,一个因果集从无到有成长为吾们今天望到的宇宙。而在吾们的做事中,就异国大爆炸这个起头,由于因果集对以前是无限的,因此之前总是有一些东西。"

他们的做事黑示,宇宙能够异国最先--它只是不息存在着。吾们所认为的大爆炸能够只是这个首终存在的因果集演变过程中的一个特准时刻,而不是一个真实的最先。

然而,仍有很多做事要做。现在还不清新这栽异国最先的因果有关手段是否能让吾们能够用物理理论来描述大爆炸期间宇宙的复杂演变。

"人们照样能够问,这栽[因果集手段]是否能够以'相符理'的手段注释,或者这栽动力学在更普及的意义上意味着什么,但吾们外明,一个框架实在是能够的,因此起码在数学上,这是能够做到的。"

换句话说,这是......一个最先。

https://www.sciencealert.com/the-universe-may-have-never-begun-physicists-say

*表明一下,这个原文把因果集理论的重点放到了最幼时空单位上,用于不同它和以去的理论。但实际上,多所多知,圈量子理论里也存在最幼的时空单位,如空间子一类的东西。本文这么外述,也许是为了方便读者理解,能够浅易地推理出时空异国奇点,由于“物质不能够压缩到幼于时空的基本单位”。