观测宇宙发生了一场剧烈爆炸,一切也随之从无到有。

文章作者:管理一号 | 2019-04-23
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 北京时间4月23日消息,据国外媒体报道,国际大爆炸一般被视作万物的开始:约138亿年前,可观测国际发作了一场剧烈爆炸,悉数也随之从无到有。

但在大爆炸之前,情况又是怎样的呢?

简略的答复:不知道。长一点的答复:大爆炸之前或许有许多许多东西,每一种都极点凌乱、令人头疼。

开始

我们首要要了解国际大爆炸毕竟为何物。

“国际大爆炸是时间的一个瞬间,而不是空间中的一个点。”加利福尼亚理工学院理论物理学家肖恩·卡罗(Sean Carroll)指出。

你梦想中的国际大爆炸或许是这样一副景象:一个极小、极细密的点遽然爆炸,不断向虚无中扩张。现在你能够把这种梦想从脑海中抹去了。卡罗指出,首要,大爆炸发作时的国际不一定很小。不错,现在可观测国际(一个直径约930亿光年的球状空间,包括至少2万亿个星系)中的悉数都曾挤在一个直径不到1厘米的狭小空间中。但在可观测国际之外,或许还有许许多多地球人无法观测到的事物,因为光在138亿年间走不了那么远。

因此卡罗标明,大爆炸时的国际或许极点细微,也或许无限巨大。因为我们无法看到超出观测规划外的事物以前的姿势。我们只知道当时的国际十分、十分细密,并且扩张的速度十分快,密度也随之灵敏减小。

实在说起来,国际之外应该空无一物才对,因为国际的定义就是包括万物。所以在大爆炸发作时,悉数事物都比现在更细密、更炽热,但“在此之外”存在的事物并不比近来更多。你或许会想开天主视角,梦想自己站在一片虚空之中,看着大爆炸发作前、杂糅成一团的“婴儿国际”。但卡罗指出,这是不或许的,并非是国际向空间中胀大,胀大的就是空间本身。

“不论你现在在国际中置身何处,假设你追溯到140亿年前的自己,都会回到相同一个极度炽热、细密和灵敏扩张的情况。”卡罗标明。

没人知道国际中毕竟发作了什么工作,直到大爆炸发作1秒之后,国际满意冷却,让质子和中子得以相撞并结合。的确有许多科学家认为,国际在这一秒钟之内履历了一个以指数级扩张的“胀大”进程。这一进程能够抚平时空纹理,也能够说明当今国际中的物质为何分布得如此均匀

大爆炸之前

在大爆炸之前,国际或许是一条由极度炽热、细密的物质构成的无限延伸线。出于某些原因,这些物质能够一贯保持稳定情况,直到国际大爆炸的发作。卡罗指出,这个极度细密的国际或许曾由极小尺度上的物理规矩——量子力学操作。而随后发作的国际大爆炸则代表了经典物理学取而代之、成为国际演化的首要推手的一瞬间。

霍金认为,这一瞬间才是要害地点。他指出,在大爆炸之前的悉数工作都无法测量,因此也无从定义。霍金把这叫做“国际无距离理论”:他认为时间和空间都是有限的,但既无距离,又无起始点和终结点。就像地球有限、但无边相同。

“已然大爆炸之前的工作都没有构成可观测到的效果,我们不妨直接把它们从理论里砍掉,宣称时间就是从国际大爆炸开始的。”霍金在2018年的一次采访中标明。

还有一种或许:在国际大爆炸之前,或许还有其它值得我们探求的事物。有一种理论认为,国际大爆炸并非时间的起点,而是对称的中心点。从这种理论来看,在大爆炸之前,还存在一个和当今国际一模相同的国际,只不过熵的改动规矩不是逐渐增加,而是逐渐减少。

卡罗指出,从本质上来说,熵增(即系统无序性增加)方向就是时间箭头的方向。因此在这个镜像国际中,时间的消逝也和现代国际相反。对那个国际而言,我们的国际才是以前。该理论的支持者还提出,其它国际特性在这个镜像国际中也是刚好相反的。例如,物理学家戴维·斯隆(David Sloan)曾指出,另一个国际中的分子和离子的不对称性(即手性)和我们的国际相反。

有一种相关理论认为,国际大爆炸并不是悉数的开始,而是国际从缩短期向胀大期切换的一瞬间。该“大反弹”理论认为,跟着国际不断扩张、缩短、再扩张,还会发作许多次大爆炸。但卡罗指出,这些理论的问题在于,它们并未说明国际为何、或怎样从扩张态转为缩短态、从高熵态转为低熵态。

卡罗和伙伴珍妮弗·陈(Jennifer Chen,音译)对国际大爆炸也提出了自己的幻想。2004年,两位科学家提出,我们所知的国际或许是一个母国际的“后代”,是从母国际中掉落的一小块时空。

卡罗称这就像放射性原子核的衰变进程:原子核衰变时会开释出一个α或β粒子,而母国际也会如此,只不过开释的不是粒子,而是子国际,且数量或许多达无量。“或许是某次量子不坚定构成了这样的效果”。卡罗标明。这些子国际“是实在意义上的平行国际”,并且不会与相互发作相互作用、或许对相互构成影响。

你或许觉得这些理论听起来十分魔幻,实际也的确如此,因为科学家连国际大爆炸的一瞬间都看不到,更别提大爆炸之前的情况了。不过卡罗指出,探求的机遇仍是有的。2015年探测到的、由星系剧烈相撞发作的引力波就供应了这样一种或许性,我们或许能够用引力波揭开国际大爆炸后要害一秒内、关于国际扩张的种种未解之谜。

卡罗标明,理论物理学家也有许多作业要做,比如对量子引力等量子力做出更精准的猜想。

“除非我们有理论可参看,否则我们连自己在找些什么都不知道。”卡罗指出。

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