首页 理论教育 量子宇宙学,时间的终结

量子宇宙学,时间的终结

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:量子宇宙学试图融合广义相对论与量子力学。现代物理学中的去时间化在量子宇宙学中也达到了巅峰。在这些先驱所描述的量子宇宙之中,时间不仅是不必要的,也是完全不存在的。较之量子宇宙学,相对论给出了更为权威的自然图景,在被无数实验反复确认后,我们依然震惊于相对论所给出的超准确的预言。要谈量子宇宙学,要从量子力学开始,它是盒中物理学的成功范例。

在纽约格林威治村的表哥家中,我度过了进入罕布什尔学院(Hamp-shire College)后的第一个寒假。一天早上,我搭乘地铁来到了曼哈顿中城区的一家豪华宾馆。这里,我参加了人生的第一个物理学会议——“第6届得克萨斯相对论天体物理学研讨会”。当时,我并没有收到会议邀请,也没有进行注册,但我还是接受了我的物理学教授赫伯·伯恩斯坦(Herb Bernstein)的建议,过来看看。会上,我没有一个熟人,却非常巧地碰到了来自加州理工学院的基普·索恩(Kip Thorne)4。他告诉我,想要学好广义相对论,就一定要读他和查尔斯·米斯纳(Charles Misner)、约翰·惠勒新近合写的引力教科书。[1]我还遇到了年轻的美国数学家莱恩·胡斯顿(Lane Hughston),他当时正在牛津大学学习。胡斯顿花了一个小时时间向我解释革命性的扭量理论(twistor theory),随后,他将我介绍给了扭量理论的发明人——罗杰·彭罗斯。

一个分会上,我坐在过道的旁边。这时,一个坐着电动轮椅的人经过了我的座位。那个人,就是史蒂芬·霍金。那一年,霍金早已因广义相对论方面的工作名满天下(一年之后,他提出,黑洞具有温度,这一发现震惊了物理学界)。接着,一个举止优雅、蓄着大胡子的高大男人来到了霍金面前,与他一番攀谈后,应邀上了讲台。这个男人正是物理学大师布莱斯·德维特(Bryce DeWitt)。现在,我已回想不起那天他到底讲了什么,可我记得,他和他的量子宇宙学方程,在当年对我而言早已如雷贯耳。那天,我没有鼓起勇气与两人中的任何一位交谈,但我怎么都没想到,7年之后,在我完成博士学位之时,这两位科学巨人会邀请我与他们一起工作。

布莱斯·德维特、约翰·惠勒、查尔斯·米斯纳、史蒂芬·霍金,他们都是孕育新学科的先驱,这门学科名叫量子宇宙学。量子宇宙学试图融合广义相对论与量子力学现代物理学中的去时间化在量子宇宙学中也达到了巅峰。在这些先驱所描述的量子宇宙之中,时间不仅是不必要的,也是完全不存在的。量子宇宙极为简单,它既不膨胀也不收缩,既不演化也不改变。

这里我必须强调,在理论物理学的诸多分支中,量子宇宙学尚不成熟。它充满想象、天马行空,与实验观测没有多少确凿的联系。较之量子宇宙学,相对论给出了更为权威的自然图景,在被无数实验反复确认后,我们依然震惊于相对论所给出的超准确的预言。

要谈量子宇宙学,要从量子力学开始,它是盒中物理学的成功范例。我会先解释一些相关基本概念,它们会告诉我们如何在量子力学体系中搭建亚宇宙系统,这将为下一步的讨论铺平道路。我还会介绍量子力学迈向现代物理过程中的两步重要外推。第一步,统一量子力学和广义相对论,我们将得到一个量子引力理论。在迈向统一的过程中,我们有很多不同选择。虽然我们尚无法通过实验确定哪条道路才是正途,但我们积累了足够的知识,可以一窥终极统一理论的轮廓。这些知识足以将我们推至第二步:将这个宇宙收入量子理论的体系中。最终,一个没有时间的世界出现在我们眼前。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈