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从独立于时间到随时间而变

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:到目前为止,我们可以这样归纳第二幕的主旨:宇宙学想要取得进步,物理学就必须放弃自然规律永恒不变的观念,接受它们随真实时间演化的想法。在这两个理论中,一个理论的定律独立于时间,另一个理论的定律随时间演变。另一方面,我将选择永恒暴胀理论作为例子,来说明定律独立于时间的理论。人择原理指出,有些宇宙的自然规律和初始条件适宜生命的存在,我们只能生活在这类宇宙之中。

到目前为止,我们可以这样归纳第二幕的主旨:宇宙学想要取得进步,物理学就必须放弃自然规律永恒不变的观念,接受它们随真实时间演化的想法。一个真正的宇宙学理论需要解释宇宙中的物理定律和初始条件的由来。它可以被可行的实验所验证,甚至很容易被证伪。要想获得这样一个新宇宙学理论,以上观念转变不可或缺。在之前的章节中,我大体勾勒了这个原则(希望如此),本章中我将比较两个理论,对此来做具体展示。在这两个理论中,一个理论的定律独立于时间,另一个理论的定律随时间演变。我将比较它们的解释能力与预言能力。

定律随时间而变的理论名为宇宙自然选择(cosmological natural selection)假说。我在20世纪80年代后期发展了这一理论,并于1992年发表了论文[1]论文中,我通过这一理论作出了一些预言,这些预言完全可能被过去20年间的实验观测证伪,然而这样的局面并没有出现。当然,这不是说我的这一理论就是正确的。但这至少说明了:一个关于自然规律演化的理论,可以解释我们这个世界,并作出一些预言。

另一方面,我将选择永恒暴胀(eternal inflation)理论作为例子,来说明定律独立于时间的理论。这是多重宇宙学说的一个特别版本。20世纪80年代,物理学家亚历山大·维兰金(Alexander Vilenkin)和安德烈·林德(Andrei Linde)提出了永恒暴胀理论。[2]随后,这一理论得到了广泛的研究。由于理论的前提假设可调,永恒暴胀理论存在多种形式。为了论证方便,我挑选了给出无时多重宇宙图景的永恒暴胀,因为它最配得上“永恒”一词。在其他版本的暴胀多重宇宙中,时间可能会具有更为重要的作用。从某种意义上说,某些永恒暴胀理论也存在自然规律的演化,它们与宇宙自然选择假说拥有一些共同的性质。

涉及自然规律演化的宇宙学理论能够给出真实的宇宙学预言。它们成功的原因在于,它们无须借助人择原理(anthropic principle)连接我们的宇宙与其他多重宇宙。人择原理指出,有些宇宙的自然规律和初始条件适宜生命的存在,我们只能生活在这类宇宙之中。有人认为人择原理可以让一个理论具有预言能力,在本章中,我将驳斥这一说法。

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