最新模型顯示:宇宙無始無終永恆存在
2020-12-06 中國科學院沒有大爆炸 沒有起始點
最新模型顯示：宇宙無始無終永恆存在
2015-02-11 科技日報 常麗君
語音播報
埃及和加拿大的科學家將量子修正項用於愛因斯坦的廣義相對論中，得到一個最新模型，顯示宇宙可能是永遠存在著，沒有起點也沒有終點。對暗物質和暗能量也是一種可能的解釋，同時能解決多個問題。相關論文發表在最近的《物理快報B輯》上。
根據廣義相對論估計，宇宙年齡大約是138億歲。在開始時，所有事物都存在於一個無限緻密的點，稱為奇點，當這一點開始擴張（即大爆炸）後，宇宙才正式開始。廣義相對論的數學演算直接且不可避免地帶來了大爆炸奇點，一些科學家認為這是有問題的，因為數學只能解釋奇點之後發生了什麼，而不能解釋在奇點時或之前發生了什麼。「大爆炸奇點是廣義相對論最嚴重的問題，因為這裡打破了所有物理法則。」埃及本哈大學的阿哈邁德·阿里說。
據物理學家組織網2月10日（北京時間）報導，阿里和加拿大萊斯布裡奇大學的索裡亞·戴斯證明了大爆炸奇點也是可以解釋的。按他們的模型預測，不僅沒有大爆炸奇點，也沒有「大坍縮」奇點。而在廣義相對論中，宇宙的一個可能命運是開始收縮，直到最後再變成一個無限緻密的點。
新模型描述的宇宙充滿了量子流，這種量子流由引力子（gravitons）組成。引力子是一種假設的無質量的引力介質，在量子引力理論中扮演關鍵角色。在宇宙學術語中，可以把量子修正看作一個宇宙常數項和一個輻射項，無需暗能量。這些項使宇宙保持了有限的大小和無限的年齡，由此做出的預測和目前對宇宙常數和宇宙密度的觀察也密切相符。
研究人員強調，他們並不是特意用量子修正項去消除大爆炸奇點。他們的研究是基於理論物理學家大衛·玻姆的觀點。從上世紀50年代，玻姆就在探索用量子軌跡來替代傳統的測地線（曲面上兩點之間的最短路徑）。當時戴斯的老師、物理學家阿馬爾·雷喬德哈裡開發出一個方程。阿里和戴斯把「玻姆軌跡」用在了「雷喬德哈裡方程」中，用量子修正的雷喬德哈裡方程推導出了量子修正弗裡德曼方程，在廣義相對論的背景框架中描述了宇宙的膨脹和演化，其中包括了大爆炸。他們的模型避免了奇點是因為傳統測地線和玻姆軌跡之間的關鍵不同。傳統測地線最終會交叉，交叉點就是奇點，而玻姆軌跡永遠不會交叉，所以方程中不會出現奇點。
雖然這還不是一個真正的量子引力理論，但模型已經包含了量子理論和廣義相對論兩方面的要素。阿里和戴斯希望在構建出全部量子理論後，他們的結果也能成立。
埃及和加拿大的科學家將量子修正項用於愛因斯坦的廣義相對論中，得到一個最新模型，顯示宇宙可能是永遠存在著，沒有起點也沒有終點。對暗物質和暗能量也是一種可能的解釋，同時能解決多個問題。相關論文發表在最近的《物理快報B輯》上。
根據廣義相對論估計，宇宙年齡大約是138億歲。在開始時，所有事物都存在於一個無限緻密的點，稱為奇點，當這一點開始擴張（即大爆炸）後，宇宙才正式開始。廣義相對論的數學演算直接且不可避免地帶來了大爆炸奇點，一些科學家認為這是有問題的，因為數學只能解釋奇點之後發生了什麼，而不能解釋在奇點時或之前發生了什麼。「大爆炸奇點是廣義相對論最嚴重的問題，因為這裡打破了所有物理法則。」埃及本哈大學的阿哈邁德·阿里說。
據物理學家組織網2月10日（北京時間）報導，阿里和加拿大萊斯布裡奇大學的索裡亞·戴斯證明了大爆炸奇點也是可以解釋的。按他們的模型預測，不僅沒有大爆炸奇點，也沒有「大坍縮」奇點。而在廣義相對論中，宇宙的一個可能命運是開始收縮，直到最後再變成一個無限緻密的點。
新模型描述的宇宙充滿了量子流，這種量子流由引力子（gravitons）組成。引力子是一種假設的無質量的引力介質，在量子引力理論中扮演關鍵角色。在宇宙學術語中，可以把量子修正看作一個宇宙常數項和一個輻射項，無需暗能量。這些項使宇宙保持了有限的大小和無限的年齡，由此做出的預測和目前對宇宙常數和宇宙密度的觀察也密切相符。
研究人員強調，他們並不是特意用量子修正項去消除大爆炸奇點。他們的研究是基於理論物理學家大衛·玻姆的觀點。從上世紀50年代，玻姆就在探索用量子軌跡來替代傳統的測地線（曲面上兩點之間的最短路徑）。當時戴斯的老師、物理學家阿馬爾·雷喬德哈裡開發出一個方程。阿里和戴斯把「玻姆軌跡」用在了「雷喬德哈裡方程」中，用量子修正的雷喬德哈裡方程推導出了量子修正弗裡德曼方程，在廣義相對論的背景框架中描述了宇宙的膨脹和演化，其中包括了大爆炸。他們的模型避免了奇點是因為傳統測地線和玻姆軌跡之間的關鍵不同。傳統測地線最終會交叉，交叉點就是奇點，而玻姆軌跡永遠不會交叉，所以方程中不會出現奇點。
雖然這還不是一個真正的量子引力理論，但模型已經包含了量子理論和廣義相對論兩方面的要素。阿里和戴斯希望在構建出全部量子理論後，他們的結果也能成立。
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