宇宙的起源3

研究宇宙起源 需量子理論 當宇宙處於普朗克尺度，必須考慮量子理論 對我們結果的另外解釋，這也是得到大多數科學家讚同的解釋。這個結果顯示，在早期宇宙中的非常強大的引力場中，廣義相對論崩潰了，必須用一個更完備的理論來取代它。因為廣義相對論沒有注意到物質小尺度結構，而後者是由量子理論製約的，所以人們預料總要進行這種取代。在通常情況下，因為宇宙的尺度和量子理論的微觀尺度相比較極為巨大，所以是否取代無所謂。但是當宇宙處於普朗克尺度，也就是1千億億億億分之一米時，這兩個尺度變成相同，必須考慮量子理論。 為了理解宇宙的起源，我們必須把廣義相對論和量子理論相結合。裏查德.費恩曼對曆史求和的思想似乎是實現這個目標的最佳方法。裏查德.費恩曼是一位多姿多彩的人物。他在帕沙迪那的脫衣舞酒吧裏敲小鼓，又是加州理工學院卓越的物理學家。他提議一個係統從狀態A到狀態B經過所有可能的路徑或曆史。環球旅行證明世界非平板 我環球旅行過，我並沒有掉下去 每個路徑或者曆史都有一定的振幅和強度。而係統從A到B的概率是將每個路徑的振幅加起來。存在一個由蘭幹酪製成月亮的曆史。但是其振幅很低。這對於老鼠來說不是一個好消息。 宇宙現在狀態的概率可將結局為這個狀態的所有曆史迭加得到。但是這些曆史如何起始的呢？這是一個改頭換麵的起源問題。是否需要一個造物主下達命令，宇宙如此這般起始呢？還是由科學定律來確定宇宙的初始條件呢？ 事實上，即便宇宙的曆史回到無限的過去，這個問題仍然存在。但是如果宇宙隻在150億年前起始，這個問題就更加急切。詢問在時間的開端會發生甚麽，有點像當人們認為世界是平坦的，詢問在世界的邊緣會發生甚麽一樣。世界是一塊平板嗎？海洋從它邊緣上傾瀉下去嗎？我已經用實驗對此驗證過。我環球旅行過，我並沒有掉下去。 正如大家知道的，當人們意識到世界不是一塊平板，而是一個彎曲的麵時，在宇宙的邊緣發生甚麽的問題就被解決了。然而，時間似乎不同。它顯得和空間相分離。像是一個鐵軌模型。如果它有一個開端，就必須有人去啟動火車運行。 再無法反對宇宙有開端 宇宙的開端由科學定律來製約 愛因斯坦的廣義相對論將時間和空間統一成時空。但是時間仍然和空間不同，它正像一個通道，要麽有開端和終結，要麽無限地伸展出去。然而，詹姆.哈特爾和我意識到，當廣義相對論和量子論相結合時，在極端情形下，時間可以像空間中另一方向那樣行為。這意味著，和我們擺脫世界邊緣的方法類似，可以擺脫時間具有開端的問題。 假定宇宙的開端正如地球的南極，其緯度取時間的角色。宇宙就在南極作為一個起始點。隨著往北運動，代表宇宙尺度的常緯度的圓就膨脹。詰問在宇宙開端之前發生了甚麽是沒有意義的問題。因為在南極的南邊沒有任何東西。 時間，用緯度來測量，在南極處有一個開端。但是南極和其它的點非常相像。至少我聽別人這麽講的。我去過南極洲，沒有去過南極。 同樣的自然定律正如在其它地方一樣，在南極成立。長期以來，人們說宇宙的開端是正常定律失效之處，所以宇宙不應該有開端。而現在，宇宙的開端由科學宇宙膨脹有如沸水泡泡 宇宙最可能的曆史像是泡泡的表麵。許多小泡泡出現，然後再消失 詹姆.哈特爾和我發展宇宙自發創生的圖景有一點像泡泡在沸騰的水中形成。 其思想是，宇宙最可能的曆史像是泡泡的表麵。許多小泡泡出現，然後再消失。這些對應於微小的宇宙，它們膨脹，但在仍然處於微觀尺度時再次坍縮。它們是另外可能的宇宙，由於不能維持足夠長的時間，來不及發展星係和恒星，更不用說智慧生命了，所以我們對它們沒有多大興趣。然而，這些小泡泡中的一些會膨脹到一定的尺度，到那時可以安全地逃避坍縮。它們會繼續以不斷增大的速率膨脹，形成我們看到的泡泡。它們對應於開始以不斷增加的速率膨脹的宇宙。這就是所謂的暴脹，正如每年的價格上漲一樣。 通貨膨脹的世界紀錄應歸一戰以後的德國。在18月期間價格增大了一千萬倍。但是，它和早期宇宙中的暴脹相比實在微不足道。宇宙在比一秒還微小得多的時間裏膨脹了十的30次方倍。和通貨膨脹不同，早期宇宙的暴脹是非常好的事情。它產生了一個非常巨大的均勻的宇宙，正如我們觀察到的。然而，它不是完全均勻的。在對曆史求和中，稍微具有無規性的曆史和完全均勻和規則曆史的概率幾乎相同。因此，理論預言早期宇宙很可能是稍微不均勻的。這些無規性在從不同方向來的微波背景強度上引起小的變化。利用MAP(微波各向異性)衛星已經觀察到微波背景，發現了和預言完全一致的變化。這樣，我們知道自己正在正確的道路上前進。