欧洲学者提出新理论——大爆炸之前宇宙已经存在

欧洲学者提出新理论——大爆炸之前宇宙已经存在 indoc.in 欧洲学者提出新理论——大爆炸之前宇宙已经存在 创世大爆炸之前发生了什么,如果你向宇宙学家求教，他们通常都会搪塞你说这个问题根本就没有意义。斯蒂芬?霍金曾经作过一个非常著名的比喻——这就像在问“北极的北面是什么,”一样。根据创世大爆炸理论，大爆炸就是宇宙的开始。时间和空间都是在那个时候产生的，所以根本就没有什么“以前。” 但是这个理论可能根本就是错误的。一位大胆的物理学家已经对这个应该不会有人问的问题作出了回答。如果他是对的，那么宇宙诞生的时间应该在大爆炸发生之前，而且两者之间的时间跨度应该长得令人难以想象。日内瓦附近的欧洲粒子物理学实验室的加布里埃莱?韦内齐亚诺指出:“大爆炸绝对不是时间的开始，它只是宇宙历史上一个重要的转折点。” 理论缺陷 韦内齐亚诺是从本世纪90年代初开始对大爆炸之前的历史时期进行探索的，当时他和他都灵大学的同事毛里齐奥?加斯佩里尼正在设法修补标准的大爆炸模型中存在的一些重要缺陷。这样的缺陷非常多。例如，如果像倒放电影一样倒过来想象宇宙的扩张，它的密度和温度就会永无休止地增加直到它们迅速上升到无穷大。 这个被称为奇点的无穷大的点对于物理学家来说是一个非常重要的问题。韦内齐亚诺指出:“奇点告诉我们，我们对于宇宙的描述——爱因斯坦的引力理论，或者说广义相对论——并不适用于宇宙形成的最初时刻。”这是因为在大爆炸开始后10-43秒内有一个被称为普朗克时间的点，在这个时间点上引力的强度是完全可以与其他的自然力相提并论的。因此，在处理与奇点有关的物理学问题时，科学家必须提出从量子角度对引力进行描述的理论——目前这样的理论并不存在。 但是物理学家对于他们可以怎样应用量子理论对引力进行描述确实已经产生了一些想法。其中研究前景最为光明的可能是弦论。根据这一理论，自然界的基本粒子是一些在9维空间里振动的小度以外，其余的6维已经“卷缩”得比原子还小。其中一种基本振动模式是一个看上去与假定存原引力载体“重子”十分相似的无质量粒子。这就是为什么韦内齐亚诺决定弄清楚弦论到底是不是能够帮助科学家解决奇点问题的原因。 超越障碍 韦内齐亚诺发现弦论可以消除时间起点处的奇点问题。虽然宇宙仍然会随着时光的倒流而收缩，但是因为弦的体积是一定的，所以宇宙的体积永远不会为零，因此奇点也就永远不会出现。在标准的大爆炸模型中，奇点就像是一道难以逾越的障碍。而在弦宇宙论中，这样的障碍却根本就不存在，这使科学家有可能对大爆炸之前的时代进行探索。 大爆炸之前的时代的存在还可以解决标准大爆炸模型中的另一个问题。如果你倒 文章 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 版权归原作者所有 VICHU.NET indoc.in 过来想象宇宙的扩张，并且一直追溯到广义相对论能够进行可靠描述的最早的时期，你会发现一些与宇宙有关的非常奇怪的现象。虽然我们今天可以观察到的宇宙已经被压缩到了只有大约1毫米宽，但是光自t=0开始所经过的距离却只有1毫米的1031分之一。 这一点对于早期宇宙来说具有非常深远的意义。一个宇宙区域要想“了解”另一个宇宙区域中的情形，唯一 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 要看是否有时间让某种影响力来回作用于两个宇宙区域之间——而任何影响力的最大速度都是光速。因此，早期的宇宙是由1093个宇宙区域组成的，这些区域完全相互独立，或者说是“由于某种原因而互相分离。” 问题是今天的宇宙是“均匀”的。不仅宇宙中各个地方的物质密度基本相同，而且大爆炸残留下来的辐射的温度也大致相当。与所有人的想法正好相反，上面提到的1093个相互分离的宇宙区域一定已经找到了某种相互“了解”的方法。 膨胀理论 标准的大爆炸模型并没有给这些宇宙区域提供足够的时间进行相互“了解”，而是在极短的时间里(从宇宙诞生到普朗克时间)就完成了宇宙区域密度和温度的均一化过程。因此宇宙学家后来除了对标准的大爆炸模型进行修改之外没有其他的选择，他们假定了一个短暂的超高速扩张过程，这个超高速扩张过程使一个由于某种原因而连接在一起的宇宙区域“膨胀”成为我们今天看到的整个宇宙。膨胀理论并不仅可以解释为什么今天的宇宙如此均一，它还为微小的量子波动放大成为我们在今天的宇宙中看到的巨大星系团提供了理论依据。但是，“膨胀”理论也有自己的问题。例如，导致空间放大的物理过程(“膨胀”区)完全是理论学家的凭空臆想，为了让这个物理过程合乎逻辑，你必须非常仔细地精心选择“膨胀”区的初始状态。 所有这些都意味着这样一个事实:如果大爆炸并不是宇宙的开始，大爆炸发生之前存在着漫长的“史前历史时期”，那么宇宙学家的日子就要好过得多了。韦内齐亚诺指出:“‘史前历史’的存在显然是解释目前宇宙均一状态的合理方式。”而弦论则正好可以为史前历史的存在提供理论依据。 那么大爆炸发生之前的宇宙又是怎样的情形呢,韦内齐亚诺指出，通过观察宇宙的对称性，你可以找到解答这一问题的线索。宇宙哲学根据爱因斯坦的广义相对论方程式得出的标准解法(被称为弗里德曼大爆炸模型)带有非常简单的对称性。弗里德曼模型在时间反转的情况下可以保持恒定不变:换句话说，如果你首先选择广义相对论方程式的一个解法，然后在代表时间的数值前面加上一个负号，你就可以得到另一个解法。在这种时间反转的情况下，宇宙不再表现为从大爆炸开始扩张而是不断缩小直至发生大崩塌。 宇宙哲学根据弦论提出的解法也带有同样的对称性，除此之外还有另一种对称性:如果你用表示宇宙体积的比例因子的倒数来取代比例因子本身，你就会发现这些解法也是对称的。如果同时运用这两种变化——时间反转和比例因子改变——你就会得出一种不同寻常的宇宙扩张模式，在这种模式中，宇宙扩张的速度正在加快而不是减慢。换句话说，这是一个处于膨胀状态的宇宙。韦内齐亚诺指出:“我们发现原来每一个大爆炸模型的解法都有另外一个解法与之相对应，根据后一种解法的描述，空间在从t=—?到t=0的过程中一直在不断膨胀——也就是说在朝着大爆炸前进的过程中一直在不断膨胀。” 现在我们可以从一个新的角度出发来认识大爆炸了。它是宇宙从加速膨胀向我们今天在自己周围看到的减速扩张过渡的时期。韦内齐亚诺指出:“大爆炸发生时，宇宙 文章内容版权归原作者所有 VICHU.NET indoc.in 的曲度、扩张速度和温度都达到了最大值。大爆炸的出现并不是宇宙的开始而是宇宙历史上一个重要的转折点。” 初始状态 弦论的巨大优势之一是大爆炸之前的历史时期自然而然地变成了宇宙的膨胀期，而且这段时间对于膨胀过程使宇宙各处的密度和温度变得均一来说绝对绰绰有余。但是对空间在大爆炸发生之前的演变情况进行描述只解决了一半的问题。为了解决其余部分的问题我们需要了解宇宙是从什么状态开始发展进化的——也就是宇宙的初始情形。当t=—?时宇宙是什么样的, 在标准的大爆炸模型中，宇宙始于一种极其特殊的状态，在这种状态下，1093个相互独立的宇宙区域的温度和密度都经过精确的“调整”，因而达到了高度一致。在面对一种特殊状态的时候，物理学家总是会本能地寻找这种特殊状态的前身——一个并不非常特殊的状态。韦内齐亚诺指出:“同样的道理，宇宙也一定是从我们可以想象的最简单、最普通的状态演变过来的。” 韦内齐亚诺认为，空间无限广阔，空虚、寒冷而且“平坦”(意指空间的曲度非常小)的宇宙是可能出现的最简单的宇宙形态。韦内齐亚诺和他的同事——就职于加州理工学院的亚历山德拉?博南诺和在巴黎附近的高级科学研究所工作的蒂博?达穆尔称之为“渐近的过去平凡性”原则。 事实上绝对的平坦并不能满足弦论的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。韦内齐亚诺指出:“如果空间是绝对平坦的，那么从一个特殊的角度来看，它就会变得毫无变化可言。” 韦内齐亚诺和加斯佩里尼在过去的几年中已经证实在宇宙朝着t=0的方向扩张的过程中，时空的曲度变得越来越大，结果导致了温度和能量密度的显著增加。 预测未来 当然，根据任何一种理论设想出来的情形为了证明自己是正确的，都必须能够演绎出今天我们在自己周围看到的各种粒子。韦内齐亚诺指出，电子、正电子和光子等粒子是科学家根据宇宙几何结构中存在的波动推想出来的。在这种情况下量子力学理论就可以派上用场了。就像强电场可以产生正、负电子对一样，变化非常剧烈的引力场也会导致各种各样的粒子按照量子的理论描述的方式产生。而且，这些粒子诞生时携带着巨大的动能，结果导致了宇宙的温度逐渐上升。韦内齐亚诺指出:“这与认为粒子的产生和温度的升高发生在膨胀结束之后的标准大爆炸理论正好相反。” 为了让大爆炸发生之前的情景不只停留在科学幻想的阶段，它必须能够对宇宙的未来作出预测。幸运的是，它确实作出了几个有办法加以检验的预测，而这些预测又与标准的膨胀模型所作的预测大相径庭。如果韦内齐亚诺是正确的，那么宇宙就应该是其“平凡”的过去遗留下来的引力波形成的“波涛汹涌”的海洋。这些引力波将会非常弱，利用目前的探测设备——或者在不久的将来将要问世新一代探测设备——来发现它们的可能性并不大。但是韦内齐亚诺坚持认为第三代探测设备应该有能力捕捉到这种引力波本底。 文章内容版权归原作者所有 VICHU.NET