现实中不可思议的事情太多了,人们常常把它们和科幻小说甚至传说联系在一起宇宙是什么时候开始的或许,根本没有所谓的开始,但宇宙一直存在最近,一些研究人员提出了一种新的量子引力理论,揭示了这种可能的机制
英国利物浦大学的物理学家布鲁诺本托主要从事时间本质的研究他在研究工作中引入了新的量子引力理论——因果集理论在这个理论中,空间和时间被分解成时间和空间的离散块在某种程度上,时空有一个基本单位
利用因果集理论探索宇宙的起源,我们可以发现宇宙可能没有开端,它一直存在于无限的过去,直到最近才演变成我们所说的大爆炸。
量子引力。
量子引力也许是现代物理学面临的最令人沮丧的问题我们有两个非常有效的宇宙理论,量子力学和广义相对论量子力学成功地描述了自然界四种基本力中的三种,一直到微观尺度另一方面,广义相对论是迄今为止对引力最有效,最完整的描述虽然它不是描述引力的唯一理论,但它是能与实验数据一致的最简单的理论
可是,广义相对论虽然有很多优点,但它仍然是不完整的宇宙中至少有两个特定的时空点,根本无法用广义相对论的数学原理来解释,也无法得到可靠的结果这些时空区域被称为奇点,在这里我们迄今所知的所有物理定律都无法应用,广义相对论中使用的数学工具也将失效在这两个奇点中,重力将在非常小的范围内变得极其强大
因此,为了揭开奇点之谜,物理学家需要将广义相对论和量子力学结合起来,对这个强大的引力场进行定量描述目前,科学家们提出了许多量子引力理论,包括弦理论和循环量子引力理论
现在,科学家们提出了另一种方法,这可能会彻底改写我们对空间和时间的理解。
因果集理论
时空是由离散的块或时空原子组成的,类似于计算机图像的像素。
在所有当前的物理理论中,空间和时间是连续的,它们形成了一个平滑的结构,并构成了所有现实的基础在这样一个连续的时间和空间中,空间中的两个点可以尽可能地接近,两个事件在时间上也可以尽可能地接近
可是,在所谓的因果集理论中,时空被重新想象为一系列离散的块,即时空的原子这个理论会严格限制事件在空间和时间上的距离,因为它们不可能比原子的大小更近比如你看着电脑屏幕看这篇文章,一切似乎都是流畅连续的但是如果你用放大镜看同一个屏幕,你可能会看到分割空间的像素你会发现,要让屏幕上两幅图像之间的距离小于一个像素是不可能的
这个物理理论启发了布鲁诺本托我非常兴奋地发现这个理论,它不仅试图尽可能地基本,而且是一个重新考虑时间和空间概念本身的量子引力理论它也赋予了时间一定的核心作用,揭示了时间在物理学中的意义,你的过去有多真实,未来是否已经存在便当说
宇宙的开始时间。
因果集理论对时间的本质有重要的启示。
因果集哲学在很大程度上认为,时间的流逝是一种物理现象,不应归因于某种突然的幻觉或我们大脑中发生的某种事情,使我们认为存在时间的流逝这个过程本身就是物理理论的一种表现因此,在因果集理论中,一个原子一次会加到一个因果集中,而且会越来越大
因果集方法巧妙地解决了大爆炸中的奇点问题,因为这个理论中不存在奇点物质不能被压缩到一个无穷小的点——它们的大小不能小于一个时空原子
如果没有大爆炸的奇点,宇宙的起源会是什么样子从这个问题出发,物理学家探索了用因果集理论解释宇宙初始时刻,研究成果于9月24日发表在预印数据库arXiv上
本文分析了因果集方法中是否必须有一个开头从经典的角度来看,在最初的因果集公式和动力学中,一个因果集从虚无发展到我们今天看到的宇宙在研究中,没有大爆炸作为开端,因为因果集合对于过去是无限的,所以之前总有一些事件
这项研究表明,宇宙可能根本没有开始,但一直存在我们感知到的大爆炸可能只是这个无时无刻不在的因果集合进化中的一个特殊时刻,而不是一个真正的开始当然,研究人员还有很多工作要做这个没有开端的因果集理论是否允许我们用常规物理理论来描述BIGBANG时期的复杂演化,目前还没有定论
人们对于因果集方法能否被合理理解,或者这种动态在更广泛的意义上意味着什么,仍然存在疑问,但无论如何,这样的框架确实是可能的,至少在数学上是可能的,这是可以被证明的。
换句话说,这也是一个新的开始。
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