【烧脑】在大爆炸和大反弹之外的宇宙起源新说：零能态宇宙波函数

白熊1

大爆炸还是大反弹？宇宙起源有新说
时间: 2017年04月27日 | 作者: Sean Carroll | 来源: 金融时报


宇宙起源于大爆炸？其实还有一种可能：宇宙在大爆炸之前也是存在的



量子力学与它的前辈，经典牛顿力学，的最明显差别在于，量子理论只允许我们预测系统处于某种状态的概率，我们无法提前知晓确切的结果。

但是两者的区别远不止于此。经典的粒子拥有可被测量的位置和速度。但量子力学表示根本不存在“位置”和“速度”，我们认为的“位置”和“速度”只是用于观测、量度物理系统的人工产物。

在量子力学中，真正存在的是波函数。波函数是一些由薛定谔方程演化而来的数学对象，我们可以通过波函数来计算实验中观测到某现象的概率。但是波函数不仅仅是用于计算的工具，它们是代表现实本身的最佳方式。

波函数是我们用于确定系统所处状态的最完整方式，即便它们总是为不同的测量对象赋予不同的概率（不确定性）。在这一点上，我们应当注意，对量子力学的解释是公认的棘手问题，在细节方面大家的意见并不一致。

量子力学中粒子的“位置”和“速度”并非基本概念，同样，“空间”本身也不是基本的。将“空间在膨胀”这一经典的陈述用量子语言改写后，就成了“宇宙的波函数是这样演化的：如果要测量宇宙的几何形态，我们很有可能观察到它是随时间膨胀的。”

预言了大爆炸奇点的广义相对论是个经典的理论。然而不幸的是，我们没有能够取代广义相对论的完整量子理论，至少现在还没有。所以我们所能做的最好表述就是：“宇宙的波函数极有可能这样演化：如果测量它在大爆炸附近的行为，我们很有可能观察到它发生反弹。”

或者，并没有。同样极有可能的是，量子力学允许宇宙拥有一个开端，即使这个开端比经典的大爆炸更让人匪夷所思。

我们并非完全了解终极定律，特别是在与日常经验相去甚远的极端条件下。

表面上看，薛定谔方程无可争议地主宰着波函数的演化：时间不断流逝，从无穷远的过去到无穷远的将来。但其中有个可能的漏洞：如果时间不是现实的基本要素……

物理学家们在讨论这样一种情况：时间可能是“涌现”的。涌现是讨论宏观物体（就像桌子椅子）的有效方法，但它并不讨论更深层结构（比如组成桌椅的基本粒子、力）。从这种观点看来，我们所感受到“时间的流逝”并非真正基本的自然运作方式，而只是有效的近似。它反映了宇宙波函数各部分之间的联系。

告诉我们波函数如何演化的薛定谔方程高度依赖于系统包含的能量。更恰当地说，方程依赖于系统可能所处的各个不同状态的能量（归根到底，这是量子“力学”）。高能态演化得快，低能态“悠哉”些，而零能态根本不发生演化。如果时间是涌现的而非基本的，那么宇宙的总能量很可能为零。这看起来很荒唐——包罗万物的宇宙中肯定会包含能量。

别着急。如果仔细研究广义相对论的数学形式，你会发现时空不但是弯曲的，而且它的曲率还常常与负能量相关。所以零能量的宇宙是完全有可能的。具体而言，我们的宇宙从物质、辐射中获得正能量，但这些正能量被由时空曲率带来的负能量完全抵消。所以，宇宙的总能量恰好为零。

如果真是这样，时间就可能是涌现的，存在一个时钟开始“滴答”的最早时刻——在那以前不存在时间的概念。那便是大爆炸发生的时刻。



撰文 Sean Carroll（加州理工大学理论物理学家）
翻译 金庄维
审校 蔡一夫 李春龙（中国科学技术大学天文系）
原文链接：
https://www.ft.com/content/f47b8310-0383-11e7-ace0-1ce02ef0def9


无关图

老钱

古典科学的一个基本条件是，具有实验性：所有的性质或特征来自于观察，并且观察的结果，在相同的条件下，不会随着观察者的不同而改变。观察，是和实验结果孤立开来的一个行为。（古典科学不包含哲学和数学。这两个都是在观察上抽象得到的）。

但是在量子力学层面，“观察”本事就已经成为了一个影响结果的变量。是否观察，本事就已经影响了结果。因此无法准确地判断事件因果关系之间的逻辑联系。很多时候，结果反而去影响了原因。

在这种情况下，量子力学更大程度地变成了一门依赖于数学的学科——通过假想，得到一个理论，然后用舒徐去演算，得到一些结果，再去寻找是否有满足这个结果的现象。把物理学从一个实验性的学科，变成了一个先验论的学科。这有点类似于《三体》里，被智子封锁了回旋加速器的情况——观察结果并不一定能够说明原因，这是有概率而已。

csjueqi

宇宙起源于大爆炸。这个理论无法被证实。不过宇宙有很多星球爆炸所形成的的黑洞。

ugo

在量子物理学面前社会主义唯物论也要汗颜了

mustang_er

对于我这种智商来说量子物理跟高阶谣言完全没有区别

casnalada

为了让未受训的一般人也能听懂，很多学术理论都用浅显的举例来说明，但是中间实际内容都不对了，由科学变成了哲学
譬如薛定谔的猫

老钱

casnalada 发表于 2017-4-30 12:45
为了让未受训的一般人也能听懂，很多学术理论都用浅显的举例来说明，但是中间实际内容都不对了，由科学变成 ...

事实上，高端学科对于普通人而言，本就没打算让普通人也听懂。任何一个学科都是如此，愚蠢的民众只需要高呼“啊好神奇”然后奉献上大量的金钱和崇拜即可。

数学，哲学，神学，科学，文学，艺术，都是如此。。

casnalada

普通人想要有知情权啊，所以科学也就应运而生了
虽然依然不懂，至少这是【科学】

老钱

casnalada 发表于 2017-5-2 12:29
普通人想要有知情权啊，所以科学也就应运而生了
虽然依然不懂，至少这是【科学】

普通人哪里想要知情权了？甚至知情权这个词，也是学科人士创造出来迷惑普通大众的。

当然，学习的机会就在这里，普通民众仿佛好好学习就能够挤进去这个阶层。

但是，学习资源，学习手段，学习方法，都是学科人士掌握的。当大众真的学会了这些，确实能够晋身于高级阶层，然后大家一起配合，再次愚弄普通大众。。。

普通大众要的是什么呢？？吃饱穿暖。流行偶像。性。给他们这个，就可以安全地把玩了。。

casnalada

这是和交配权，话语权挂钩的，也就是所谓的外行看热闹
比如无论你我都有八卦的需求，还有被关注的需求
噢不对后者我没有

说的好像你不是普通群众的一员一样……