一开始,……好吧,也许没有开始。也许是我们的宇宙一直存在 - 量子重力的新理论揭示了如何起作用。
“现实有很多事情,大多数人都会与科幻甚至幻想联系在一起,”物理学家布鲁诺·本托(Bruno Bento)说,他在英国利物浦大学学习时间的本质
在他的工作中,他采用了一种新的量子引力理论,称为因果集理论,其中时空和时间分解为离散的时空块。在某种程度上,有一个基本单位时空,根据这个理论。
Bento和他的合作者使用这种因果关系方法来探索宇宙的开始。他们发现宇宙可能没有开始 - 它一直存在于无限的过去,直到最近才发展成为我们所谓的大爆炸。
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重力量
量子重力可能是现代物理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:量子物理学和一般相对论。量子物理学成功地描述了三个四个自然力量((电磁学,弱力和强力)向下微观尺度。另一方面,一般相对论是对重力曾经设计。
但是,尽管如此,一般相对论是不完整的。在宇宙中至少两个特定的地方数学一般相对论只是分解,无法产生可靠的结果:在黑洞的中心和宇宙开始时。这些区域被称为“奇异性”,这是我们当前物理定律崩溃的时空景点,这是数学警告信号,表明一般相对论的理论正在自身绊倒。在这两个奇点中,重力在很小的长度尺度上变得非常强大。
因此,为了解决奇异性的奥秘,物理学家需要对强力的微观描述,也称为重力量子理论。那里有很多竞争者,包括弦理论和循环量子重力。
还有另一种方法可以完全重写我们对时空的理解。
因果集理论
在当前的物理学理论中,空间和时间都是连续的。它们形成了平稳的面料,它是所有现实的基础。在这种连续的时空中,两个点可以在空间中彼此靠近,并且两个事件可以尽可能地彼此接近。
“现实有很多事情,大多数人都会与科幻甚至幻想联系在一起。”
Bruno Bento
但是另一种称为因果集理论的方法将时空重新构想为一系列离散的块或时空“原子”。该理论将严格限制在空间和时间上的近距离事件,因为它们不能比“原子”的大小更接近。
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例如,如果您要查看屏幕阅读此书,那么一切似乎都很流畅。但是,如果您要通过放大镜查看同一屏幕,则可能会看到将空间划分的像素,并且您会发现,不可能比单个像素更近地将两个图像带到屏幕上。
这种物理学理论激发了本托。 “我很高兴能找到这一理论,不仅试图尽可能地进行基础 - 是一种量子重力的方法,并实际上重新考虑了时空本身的概念 - 而且还赋予了时间的核心角色,以及它在物理上的时间意味着时间,实际上的过去以及未来是否已经存在,这是否已经存在,” Bento告诉Live Science。”
开始时间
因果集理论对时间的本质具有重要意义。
Bento说:“因果关系哲学的很大一部分是,时间的流逝是物理的,不应归因于某种新兴的幻想或使我们思考时间过去的大脑中发生的事情;这本身就是物理理论的体现。” “因此,在因果关系理论中,因果关系集将一次增长一个'原子',并变得越来越大。”
因果集方法整洁地消除了大爆炸奇点的问题,因为从理论上讲,奇异性不存在。物质不可能将其压缩到无限的点 - 它们的大小不超过时空原子的大小。
因此,没有大爆炸奇点,我们宇宙的开始是什么样的?这就是Bento和他的合作者,伦敦帝国学院的研究生Stav Zalel的地方,探索了有关宇宙最初时刻的因果关系理论的看法。他们的作品出现在9月24日发表的有关预印度数据库的论文中arxiv。 (该论文尚未在同行评审的科学杂志上发表。)
本托说,该论文检查了“因果关系方法中是否必须存在一个开始。” “在原始的因果集合制定和动态中,从经典地说,因果关系从一无所有地增长到我们今天所看到的宇宙。相反,在我们的工作中,没有大爆炸作为开始,因为因果集将是无限的,所以总会有一些事情。”
他们的工作意味着宇宙可能没有开始 - 它一直存在。我们认为,作为大爆炸的事物可能只是这个始终存在的因果关系的发展,而不是真正的开始。
但是,还有很多工作要做。目前尚不清楚这种无生殖因果方法是否可以允许我们可以使用的物理理论来描述大爆炸期间宇宙的复杂演变。
本托说:“人们仍然可以问是否可以以'合理的'方式来解释这种[因果关系方法],或者从更广泛的意义上讲这种动态在物理上意味着什么,但我们表明确实可以使用框架。” “因此,至少从数学上讲,这可以做到。”
换句话说,这是……一个开始。
最初发表在现场科学上。