宇宙是如何诞生的?量子理论研究取得进展

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新浪科技讯 北京时间6月6日消息,宇宙是如何诞生的?一种理论认为宇宙是通过一种量子机制,比如量子隧穿效应,诞生于虚无之中。在上世纪1000年代,物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和詹姆斯·哈特尔(James Hartle)进一步发展了你你这些思想,指出在宇宙诞生前一天,时间不处在。你你这些基础引导我们都都都得到结论,那本来 不管是在时间还是空间方面,宇宙都并非处在你你这些初始边界条件。你你这些思想被称作“无边界方案”,将会叫做“霍金-哈特尔情況”。

然而,要想精确描述另一个 物理系统如何不需要 实现从尺度为0,转变为一种有限尺度,将是一大挑战。为了描述其中所涉及的量子效应,物理学家们使用了路径积分表述。量子力学的路径积分表述是另一个 从经典力学里的作用原则延伸出来对量子物理的一种概括和公式化的土土法子。它以包括两点间所有路径的和或泛函积分而得到的量子幅来取代经典力学里的单一路径

本来 尽管路径积分表述在描述如何让宇宙从虚无当中“无中生有”方面比较成功,但按照其原理,其产生的结果中将会中含一种不稳定扰动,这表明宇宙将是深度1异质化和各向异性的。本来 在实践中,我们都都都观测到的宇宙却大体是同质的,各向同性的,也本来 说,各个方向上观察大体是类事于的。那那我一来,根据量子力学路径积分表述土土法子得到的结论就和实际观测结果之间突然出显了偏差,它未能准确描述观测到的宇宙。这让一每项科学家着实,所谓的“无边界方案”并非能为我们都都都提供另一个 精确描述宇宙起源的方案。

本来 现在,在一项最新发表的研究中,德国波茨坦的马克斯普朗克引力物理学研究所(也叫“阿尔伯特·爱因斯坦研究所”)的物理学家艾莉丝··迪·图茨(Alice Di Tucci)以及让·吕克·莱纳斯(Jean-Luc Lehners)的工作表明,有土土法子做到在使用路径积分表述土土法子的一齐,除理突然出显你你这些理论上预期的不稳定性,从而为无边界方案提供另一个 不矛盾的定义。

莱纳斯表示:“帮我我们都都都最大的突破是在于我们都都都给出的新定义中,不再将宇宙的诞生描述为是从时间与空间完全缺席的情況下突然出显的。与此相反,在新的数学框架下,我们都都都不需要 除理突然出显此前的那种不稳定性。简单的说,我们都都都认为在时间和空间中那让人处在着波动涨落。这事实上也是任何人在研究量子理论时应当有所预期的问提,将会量子不选泽原理要求你你这些涨落将会震荡时刻处在,即便在时间和空间一种之中也应该是没办法 。”



这项新的方案将数种此前提出,用于克服理论中的不稳定问提的想法结合在了一齐,我们都都都的工作基本上改变了路径积分土土法子所定义的空间中的几何形态学 。路径积分本质上表达的是宇宙在某一特定时刻的情況,它会越过一点特定的点(称作“鞍点”),其效果就对应于将会的霍金-哈特尔情況。

然而,你你这些鞍点中的大每项总要 不稳定的。在这项最新研究中,研究者们做出的最大最重要的改变便是对整个几何形态学 的边界条件进行了改变,从而去除了路径积分中处在的你你这些不稳定鞍点。在新的几何形态学 中,路径积分过程中只会经过另一个 鞍点,而你你这些鞍点是稳定的,从而除理了那我方案中的内在不稳定性。在你你这些稳定的鞍点上,应当处在着满足无边界方案所定义的霍金-哈特尔情況。

通过展示构建无边界方案的稳定土土法子,这项结果将有望引发对于宇宙诞生描述土土法子的重新思考。本来 ,仍然有诸多问提有待除理。

莱纳斯表示:“未来,我们都都都计划看看,当把弦理论融入进来前一天,我们都都都的这项新定义是否仍旧根基牢固。另外,我们都都都还将探索,是否处在着一点形式的无边界方案稳定定义。而另一个 最大的问提仍然处在,那本来 :我们都都都的理论是否不需要 引出另一个 不需要 为观测所验证的结论。”

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