universe

【為什麼我們要挑選這篇文章】關於宇宙的起源,目前學界的主流理論認為,宇宙是在大爆炸中誕生的,時間也有明確的起點。然而大爆炸理論與實際觀測到的宇宙有落差,於是近期有學者提出新理論,認為宇宙是永恆膨脹的,時間也沒有起點與終點。這個理論,顛覆了學界的主流觀點,可能為宇宙學帶來大改變。(責任編輯:郭家宏)

本文經 新智元(公眾號 ID:AI_era)授權轉載,轉載請連繫出處
作者:新智元

宇宙起源的主流理論是什麼?

大爆炸。

在過去有限的時間之前,宇宙由一個密度極大且溫度極高的太初狀態演變而來的。根據 2015 年普朗克衛星所得到的最佳觀測結果,宇宙大爆炸距今 137.99 ± 0.21 億年,並經過不斷的膨脹到達今天的狀態。

大爆炸理論最早出現在 1931 年的一篇論文中,論文出自比利時物理學家 Georges Lemaitre(喬治.勒梅特),他被稱為「大爆炸理論之父」。我們關於宇宙及其膨脹速度的假設大部分都是基於他的觀點。

2019 年,學界出現了很多質疑,對於這個日後被稱為「哈勃常數」的數值,很多團隊認為要麼膨脹率計算錯誤,要麼宇宙出現了嚴重的問題。

科學家們仍在試圖理清,想要尋找一種既能解釋宇宙大爆炸,又能解釋我們現代觀測結果的解釋。

我們之所以不能在超級電腦中輸入一些數據來確定真相,是因為仍然缺少所需的全部資訊。

試圖透過測量宇宙當前的膨脹速度來確定宇宙的年齡,就像試圖透過一張模糊不清、斷章取義的左後輪胎照片來選出美國納斯卡車賽獲勝者一樣。

為此,大爆炸理論只有在我們假設它是宇宙的開始時才真正有效。

這樣做使它成為整個拼圖中與我們實際能夠看到和測量的東西相對應的一塊。

宇宙可能是「永恆膨脹」的

最近,新罕布希爾大學的物理學家 Chanda Prescod-Weinstein 發文表示,假設宇宙一直在不斷膨脹更有意義:

宇宙可能沒有一個開始的時刻,我們可能生活在一個所謂的「永恆膨脹」的宇宙中。一個甚至在我們所說的大爆炸之前就在以指數形式膨脹的宇宙。在數學上,這似乎是最有可能的情況——假設膨脹是正確的。

這一理論的結果可能看起來微不足道,在得到更多的資訊之前我們並不能區分哪種解釋更好,但是我們關於古典物理學和量子物理學的許多假設都是基於這樣一個觀點,即「時間不僅僅是一個建構」。

有一種說法叫「時間是一種社會建構」(Time is a Social Construct)。也就是說時間是一種社會屬性,它的意義是與他人協調發展的,而不是由每個人獨立發展的。

例如,我們並非按幾分幾秒來衡量時間,而是按早、晚;「一個工作日是多久?」,在美國、歐洲和日本,你會得到三種不同的答案。

時間不再是「日出而作,日落而息。」

當年,美國的辛辛那提市開始使用統一時間時,一家報刊這樣評論:

「Let the people of Cincinnati stick to the truth as it is written by the sun, moon and stars.」讓辛辛那提的人們堅持太陽、月亮和星星所記載的真實(時間)。

沒有「開始」和「結束」的時間

曾經,牛頓和萊布尼茲在空間和時間的本質上產生了分歧。

牛頓稱,空間和時間就像是盛裝「宇宙」的「容器」。也就是說,如果我們能夠移除宇宙的內容——所有的行星、恆星和星系——我們就會留下空白的時間和空間。這就是空間和時間的「絶對」觀點。

而萊布尼茨則表示,空間和時間只不過是世界上所有物體和事件之間的距離和持續時間的總和。如果我們去掉宇宙包括的內容,我們也會去掉空間和時間。這就是空間和時間的「關係」觀點:它們只是對象和事件之間的空間和時間關係。關於空間和時間的關係觀點,是愛因斯坦廣義相對論的主要靈感來源。

無論是對牛頓還是萊布尼茲觀點的討論,我們都可以得出,存在一種稱為「時間」的維度,這種特性由代表事件「開始」和「結束」的不同點編碼而成。

在創造宇宙的過程中,如果沒有一個有限的時刻讓虛無變成了實物,那麼時間就沒有起點。

沒有「開始」的無限擴張,這種概念可能很難讓人理解,但是它是一種累加。畢竟,想像一下,存在這樣一段時期:宇宙和時間是根本不存在的,這似乎是自相矛盾的,因為你不得不去想,在時間最終存在之前,時間已經不存在了多久。

但是,如果時間一直存在——因為宇宙本身一直存在——那麼也許它從未存在過。

沒有開始或結束的時間又是什麼呢?

參考資料

The Next Web

(本文經 新智元 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為〈大爆炸并非宇宙开始?新理论指出宇宙永恒膨胀,时间毫无意义〉。首圖來源:PxHere CC Licensed

延伸閱讀

MIT 科學家證實霍金的黑洞面積定理!用引力波算出黑洞總面積 36.7 萬 km²
【太空版の樹莓派】官方推 Astro Pi 開發板,你的程式碼也能射上宇宙、執行任務了
【AI 創世神】只要 36 分鐘,GAN 就能模擬出 5 億光年的宇宙模型!