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没有大爆炸?量子方程式预言宇宙没有开端

时间:2020-01-09 03:41:34

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没有大爆炸?量子方程式预言宇宙没有开端

根据一种新的模型,宇宙可能会永远存在。该模型应用量子修正项来补充爱因斯坦的广义相对论。该模型还可以解释暗物质和暗能量,从而一次解决多个问题。

根据广义相对论的估计,宇宙被广泛接受的年龄是138亿年。一开始,所有物质都被认为处于一个无限密集的点,或称奇点。直到这一点在“大爆炸”中开始膨胀,宇宙才正式开始。

尽管大爆炸奇点直接且不可避免地从广义相对论的数学中产生,但一些科学家认为它是有问题的,因为数学只能解释奇点后发生的事情,而不能解释奇点之前发生的事情。大爆炸奇点是广义相对论中最严重的问题,因为物理定律似乎在那里崩溃了。

加拿大艾伯塔省莱斯布里奇大学的阿里在《物理学快报》B上发表的一篇论文中指出,大爆炸奇点可以通过他们的新模型来解决。在这个模型中,宇宙没有开始也没有结束。

旧观念重新审视

物理学家们强调,他们的量子修正术语并不是为了消除大爆炸奇点而特别使用的。他们的工作是基于理论物理学家大卫玻姆的想法。大卫玻姆以对物理学哲学的贡献而闻名。从20世纪50年代开始,玻姆就开始探索用量子轨迹取代经典测地线(曲面上两点之间的最短路径)。

在阿里的论文中,他将玻姆轨迹应用于印度加尔各答总统大学的物理学家阿迈勒·库马尔·雷乔杜里在20世纪50年代建立的一个方程。

利用量子修正的乔杜里方程,阿里推导出量子修正的弗里德曼方程,该方程描述了广义相对论背景下宇宙的膨胀和演化。虽然这不是一个真正的量子引力理论,但这个模型包含了量子理论和广义相对论的元素。

没有奇点也没有暗物质

这个新模型除了不预测大爆炸奇点之外,也不预测“大收缩”奇点。在广义相对论中,宇宙的一种可能的命运是它开始收缩,直到它自身在一次大的收缩中坍缩,再次成为一个无限稠密的点。

阿里在他们的论文中解释说,由于经典测地线和玻姆轨迹之间的关键差异,他们的模型避免了奇异性。经典的测地线最终会相互交叉,它们的收敛点是奇点。相比之下,玻姆轨迹从来不会相互交叉,所以方程中不会出现奇异点。

在宇宙学方面,科学家们解释说,量子修正可以被认为是一个宇宙学常数项(不需要暗能量)和一个辐射项。这些术语将宇宙保持在一个有限的大小,因此它会有一个无限的年龄。这些术语的预测也与目前对宇宙常数和宇宙密度的观测结果非常一致。

新引力粒子

在物理术语中,该模型认为宇宙充满了量子流体。科学家们提出,这种流体可能是由引力子组成的。引力子是一种假想的无质量粒子,用来调节引力的作用。如果它们真实存在,引力将被认为在量子引力理论中起着关键的作用。

一篇相关的论文进一步证实了这种模式。在宇宙中任何时代的温度下,引力子可以形成玻色-爱因斯坦凝聚体(以爱因斯坦和另一位印度物理学家玻色命名)。

受模型解决大爆炸奇点并解释暗物质和暗能量的潜力驱使,物理学家们计划在未来更严格地分析他们的模型。他们未来的工作包括重新进行研究,同时考虑到小的非均匀和各向异性扰动,但他们不期望小的扰动会显著影响结果。

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