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模粋€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。”布魯諾?本托說，他是一位在英國利物浦大學研究時間性質的物理學家。

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)代物理學面臨的最令人沮喪的問題。我們有兩種特別有效的關于宇宙的理論：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)學式完全不起作用，不能用來預測可靠的結果：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，物理學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構，構成了所有現(xiàn)實的基礎。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，把時空重新構想為一系列分離的時空塊，或者說時空“原子”。這個理論嚴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的領域——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”。

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，使我們認為時間在流逝；這一片段本質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，一個帝國理工學院的研究生繼續(xù)研究的地方，探索偶然集合論預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)過同行評議的科學雜志上了。）

“這篇論文仔細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想和驅動機制中，曾認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。”

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。我們仍然不清楚這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，或者這樣的驅動機制在更廣義的領域，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是可能的，”本托說：“所以至少在數(shù)學中，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

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