根據簡單的解釋, 這並不是「一切」的開始。
一組研究人員從表面上看愛因斯坦著名的方程,並做出盡可能少的假設,讓我們的宇宙倒轉,發現它根本不會導致停止點,而是會帶我們經歷一個不同的開始進入一個翻轉的空間。
為了理解大爆炸到底是什麼,我們需要回顧為什麼物理學家認為它可能不是一切的開端。
大約 90 年前,一位名叫喬治·勒梅特提出觀測到的來自遙遠星系的光移動的變化意味著宇宙正在膨脹。如果它變大了,那就表示它以前較小。
繼續將時鐘倒轉 — — 大約 138 億年 — — 我們會到達這樣一個地步:空間必須被限制在一個極其微小的體積內,也稱為奇點。
「此時,大爆炸,宇宙中的所有物質,都會在其自身之上。密度將是無限的,」曾經在他的演講中解釋過在時間的開始。
物理學家使用許多模型來描述真空的虛無。愛因斯坦的廣義相對論就是其中之一──它描述了與宇宙底層結構的幾何形狀相關的引力。
霍金和數學家羅傑·彭羅斯提出的定理聲稱,廣義相對論方程式在無限約束尺度上的解——就像奇點內的解——是不完整的。
在日常用語中,人們常說物理學在奇點處崩潰,這導致人們對我們能從物理學中找出哪些仍然有意義的東西進行各種猜測。
霍金最近才給了自己的看法在尼爾·德格拉斯·泰森的訪談中,他將大爆炸的時空維度比喻為南極。 「南極以南什麼都沒有,所以大爆炸之前周圍什麼都沒有,」他說。
但其他物理學家認為,宇宙大爆炸之外還有其他東西。有人提出,有一面鏡子宇宙在另一邊,時間倒流。其他人則爭論贊成宇宙反彈。
物理學家蒂姆·A·科斯洛夫斯基(Tim A. Koslowski)、弗拉維奧·梅爾卡蒂(Flavio Mercati)和大衛·斯隆(David Sloan)採取了略有不同的方法,提出了一個新模型,指出崩潰是由廣義相對論定義的特定時間點的性質矛盾引起的。
該定理並未暗示我們所觀察到的宇宙首先必然如何到達這一點。
研究人員從整個奇點問題上退一步,透過區分時空地圖本身和其中的“東西”,重新解釋了現有的收縮空間模型。
“在計算決定宇宙內部外觀的數量行為時,所有有問題的術語都被證明是無關緊要的,”斯隆說,牛津大學物理學家。
這本質上是對大爆炸的描述,其中物理學在其作用的階段重新定位時保持完整。
研究小組稱其為“雅努斯點”,而不是奇點,以具有兩張面孔的羅馬神命名。
當我們倒帶時間時,構成宇宙的物質的相對位置和尺度有效地扁平化為二維煎餅。穿過 Janus Point 後,薄煎餅再次變成 3D,只是從後到前。
這在物理術語中意味著什麼很難說,但研究人員相信它可能對粒子物理學的對稱性產生深遠的影響,甚至可能產生一個主要基於。
雖然一個想法翻轉的宇宙這是老新聞了,以這種特殊方式解決奇點問題的方法是新穎的。
“我們沒有引入新的原理,也不對愛因斯坦的廣義相對論做任何修改——只是對物體的解釋進行修改,”斯隆說。
毫無疑問,這場爭論將在未來持續激烈地進行。誰知道?也許在雅努斯點另一邊的鏡像宇宙中某個時候也發生過類似的爭論。
這項研究發表於物理字母B。
這個故事的一個版本於 2018 年 3 月首次發布。