宇宙大爆炸可能並不存在？量子方程式預測宇宙沒有開始

2020-07-25 HolyTech

根據一個新的模型，宇宙可能永遠存在，該模型應用了量子校正項來補充愛因斯坦的廣義相對論。該模型還可以考慮暗物質和暗能量，一次解決多個問題。

根據廣義相對論估計，宇宙被廣泛接受的年齡是138億年。起初，人們認為存在的一切都佔據了一個無限密集的點或奇點。只有在這一點開始在「大爆炸」中擴展後，宇宙才正式開始。

儘管「大爆炸」奇異性直接且不可避免地源於廣義相對論，但一些科學家認為這是有問題的，因為數學只能解釋在奇異性之後而不是之前或之後發生的事情。

宇宙大爆炸可能並不存在？量子方程式預測宇宙沒有開始

「大爆炸的奇異性是廣義相對論中最嚴重的問題，因為物理定律似乎在那兒破裂了，」位於埃及的本哈大學和澤維爾科學技術城的艾哈邁德·法拉格·阿里（Ahmed Farag Ali）告訴Phys.org。

阿里和加拿大艾伯塔省萊斯布裡奇大學的合著者索裡亞·達斯（Saurya Das）在《物理學快報B》上發表的一篇論文中表明，大爆炸的奇點可以通過他們的新模型來解決，在該新模型中，宇宙沒有起點也沒有終點。

阿里和加拿大艾伯塔省萊斯布裡奇大學的合著者索裡亞·達斯（Saurya Das）在《物理學快報B》上發表的一篇論文中表明，大爆炸的奇點可以通過他們的新模型來解決，在該新模型中，宇宙沒有起點也沒有終點。

重溫舊觀念

物理學家強調，他們的量子校正術語不是臨時應用的，以試圖專門消除Big Bang奇點。他們的工作基於理論物理學家David Bohm的思想，他也以對物理學哲學的貢獻而聞名。從1950年代開始，鮑姆（Bohm）嘗試用量子軌跡代替經典的測地線（曲面上兩點之間的最短路徑）。

阿里（Ali）和達斯（Das）在他們的論文中，將這些波姆氏軌跡應用於1950年代由印度加爾各答總統大學的物理學家阿馬爾·庫馬爾·雷喬杜裡（Amal Kumar Raychaudhuri）開發的方程。Raychaudhuri還是Das的老師，當時他是90年代該機構的本科生。

Ali和Das使用量子校正的Raychaudhuri方程，推導了量子校正的Friedmann方程，該方程描述了廣義相對論中宇宙（包括大爆炸）的擴展和演化。儘管它不是真正的量子引力理論，但該模型確實包含了來自量子理論和廣義相對論的元素。即使制定了完整的量子引力理論，阿里和達斯也希望他們的結果能保持下去。

宇宙大爆炸可能並不存在？量子方程式預測宇宙沒有開始

沒有奇異或黑暗的東西

除了不預測Big Bang奇異性之外，新模型也不預測「 Big Crunch」奇異性。在廣義相對論中，宇宙的一種可能的命運是，它開始萎縮，直到它在一個大的緊縮中自我崩潰，並再次變成一個無限密集的點。

Ali和Das在論文中解釋說，由於經典測地線與Bohmian軌跡之間的關鍵區別，因此其模型避免了奇點。最終，經典測地線相互交叉，並且它們會合的點是奇點。相反，Bohmian軌跡永遠不會相互交叉，因此方程中不會出現奇異點。

用宇宙學術語來說，科學家們解釋說，量子校正可以被認為是宇宙學常數項（不需要暗能量）和輻射項。這些術語使宇宙保持有限的大小，因此賦予了無限的年齡。這些術語還做出了與當前對宇宙常數和密度的觀測非常接近的預測。

宇宙大爆炸可能並不存在？量子方程式預測宇宙沒有開始

新重力粒子

從物理上講，該模型將宇宙描述為充滿了量子流體。科學家們提出，這種流體可能由引力子組成，即引力的假想無質量粒子。如果存在，則引力子在量子引力理論中起著關鍵作用。

在相關的論文中，Das和另一位合作者，加拿大麥克馬斯特大學的Rajat Bhaduri，進一步證明了這種模式。他們表明，引力子可以在宇宙各個時期都存在的溫度下形成玻色-愛因斯坦凝聚體（以愛因斯坦和另一位印度物理學家薩蒂恩德拉納特·玻色命名）。

由於該模型具有解決Big Bang奇異性並考慮暗物質和暗能量的潛力，因此，物理學家計劃在將來對模型進行更嚴格的分析。他們的未來工作包括在考慮小的不均勻和各向異性擾動的情況下重做研究，但是他們並不希望小的擾動會嚴重影響結果。

戴斯說：「令人高興的是，這樣直接的修正有可能同時解決許多問題。」

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