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邯郸论文组

霍金生前最初一篇论文宣布:宇宙全体上是腻滑无限的

荣创RCBS2019-11-14 14:10:37

北京工夫5月3日晚上7时,已故英国物理学家史蒂芬·霍金在逝世前10天最初修正过的一篇论文在《高能物理杂志》(Journal of High Energy Physics)上宣布。这是《工夫简史》作者给出的最初一项关于宇宙来源的实际。

  该实际曾在2017年7月在剑桥大学的一次集会上初次表态,以留念霍金的75岁生日。比利时鲁汶大学实际物理学传授赫托格(Thomas Hertog)是论文的合著者。他们基于弦实际停止了少量庞大的数学盘算,得出所谓的多元宇宙是无限的。

  宇宙暴胀实际以为,在大爆炸后的极短工夫内,时空停止了指数级的收缩。一些迷信家们继而推论,在全体上宇宙会永久地收缩,只在一小局部地区停上去,不时构成有限多气泡般的宇宙。人类的可见宇宙便是不时收缩的时空中的此中一个“泡泡”。

  霍金曾在客岁秋日承受采访时说道:“惯例的永久收缩实际预测宇宙是一个有限的分形,在收缩的陆地中,镶嵌着差别的口袋宇宙。”

  人类所处的这个“泡泡”中的物理规律,比方光速是300000km/s,无法实用到其他“泡泡”里。这些悬殊的小宇宙,配合组成一个多元宇宙。

  “我历来就不喜好多元宇宙这个观点。假如多元宇宙中的差别宇宙是有限的,那这个实际就无法失掉验证。”霍金却说道。

  在最初的论文中,霍金和赫托格提出多元宇宙论推出的这种叙事是错误的,或许用论文标题的比喻来说,“给永久收缩找到一个腻滑的出口”。“我们预测宇宙在全体上是腻滑而无限的。这不是个有限的分形构造。”霍金关于论文说道。

  这个腻滑的出口是怎样找到的呢?赫托格表明道,传统的永久收缩实际假定宇宙全体配景根据爱因斯坦的狭义绝对论演化,量子效应在此根底上提供了一些涨落。但是,永久收缩的内涵动力消弭了经典力学和量子力学的联系,绝对论由此解体。

  霍金和赫托格应用弦实际一致绝对论和量子力学,从而重新盘算永久收缩题目。弦实际是一种支试图将四种互相作用力一致起来的实际,以为天然界的根本单位是巨大的“弦”,弦在振动和活动进程中发生根本粒子。

  详细来讲,他们借用了弦实际中的“全息”观点:整个宇宙是一张宏大而庞大的全息图,三维空间中的物理理想在数学上可以简化投影到二维立体上。

  霍金和赫托格开展出了“全息”观点的一个分支,将永久收缩实际中的工夫维度投射出来,从而解脱对爱因斯坦实际的依赖。在这个模子中,永久收缩被简化为时空终点上的一张空间曲面。

  霍金此条件出的宇宙“无界限条件”预测假如回溯到宇宙开端时,宇宙会像半球一样闭合。但这篇论文给出了差别的后果:当回溯到某个节点,就会抵达永久收缩的门槛。过了谁人门槛,人类熟知的工夫观点会得到意义。

  “如今我们要发明在过来照旧有界限的。”赫托格说道。

  霍金和赫托格用这种新办法盘算出了永久收缩实际的一个腻滑出口,导向无限的宇宙,比此前的永久收缩实际建构的有限分形构造简便得多。

  “我们没有增加到一个独一的宇宙,但我们的后果照旧大大简化了多元宇宙,能够存在的宇宙的范畴要小得多。”赫托格说道。这也添加了实际的可验证性。

  2018年3月4日是这篇论文表现的最初修正工夫。10天后,霍金去世。

  赫托格仍会在论文根底上持续探究。他以为,新实际减少后的标准能够在人类太空望远镜的观察范畴之内。尤其是原初引力波——这种在永久收缩的“出口”处发生的工夫荡漾,能够是验证新模子的最佳证据。随着宇宙的收缩,原初引力波的波长曾经凌驾了LIGO的探测范畴,但将来欧空局的空间引力波探测卫星LISA无望听到这些律动。

  好像他生前的一些效果,霍金提出的最初一项宇宙学实际蒙受了质疑。加拿大圆周实际物理研讨所的 Neil Turok 传授就表现:“我依旧很狐疑,为什么霍金会以为这个想象风趣?”

  布法罗大学文理学院传授 Will Kinney也提示道,霍金和赫托格的论文中没有提出找到多元宇宙的办法。

  无论怎样,霍金和赫托格应用“全息投影”,给处理“泡泡”间不雷同的题目提供了一种思绪。 哈佛大学天体物理学家Avi Loeb说道,新论文用数学来克制这个数学和哲学瓶颈,并对容许在多元宇宙中存在的宇宙范例停止预测。

  宇宙暴胀实际开展至昔日,被有数地理观察后果所验证,但仍有一些终极题目留待解答。收缩怎样开端?收缩的预设启动条件是什么?收缩怎样构成了现在的宇宙?无论过来将来,收缩都是永久的吗?

  霍金留下的最初一篇论文,纯实际,纯盘算,纯假说;没有观察后果,没有验证工具,没有指明通向平行宇宙的路途。在终极题目之上,它埋下了一颗不知能否能抽芽生根的种子。


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