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物质波轨迹异常:宇宙或以“大崩塌”终结

来源:不详       更新时间:2011-9-28 11:24:13
 
想象成由最小的尺度构成是非常有意义的,这也是“可视化”想象的方式之一。一些宇宙物理学家认为:还可以用一比特的信息来描述每个普朗克尺度“细胞”的状态,虽然最后精确的数量还需要处于辩论之中。这儿问题就出现了,当我们推断这些普朗克尺度的“细胞”演化了数十亿年之后,这时宇宙在膨胀效应的作用下也会变得更大。

  一种选择是在理论上添加所需的量子空间,并能将所有的普朗克尺度的“细胞”包含其中,这样就带来了新的信息,足以描述其是否以及如何变形弯曲。但是,我们推演到这里就出现了违背现有理论的情况。在量子力学中,有一个关键的原理,即一个系统中信息的数量是始终保持不变的,而带来的新信息明显不符合这个理论。更重要的是,在通过对预测进行分解的推演中,这些“凭空”出现的额外信息意味着我们不可能从已知的理论中来预测未来的宇宙状态。

  另一种选择便是脱离量子力学的框架,并接受添加的量子空间所带来的新的信息。然后,我们使用对应数量的比特数来描述空间体积增加所增加的信息。因此,如果量子空间的数量增加一倍,唯一的选择便是在用于描述空间比特数的立方厘米大小的空间中,所对应的比特信息减为一半。该理论所要表述的情况是:在以前没有能比一个普朗克尺度还要小的变化,而现在放大到在两个普朗克尺度上不存在任何变化,随着宇宙膨胀效应所带来的影响,在三个或者更多的普朗克尺度上存在不同,也就是说,这取决于宇宙的膨胀速率。最终,这些影响将影响到我们现在所有的物理定律。

  在空间连续的假设下,不同能量光子只能以相同的速率进行运动。如果前文中假设的普朗克尺度的“细胞”变得足够的大,我们就可能开始注意到波长很短的光子移动的速率要明显慢于波长较长的光子。如果普朗克尺度的“细胞”变得更大,后果将不堪设想,由物质粒子运动中所伴随的波的轨迹就会出现倾斜,这将改变原子核中粒子的能量,最后,正常稳定的原子核就会土崩瓦解,这就是从量子引力论所推演出关于宇宙以“大崩塌”终结的模式。

  而这可怕的未来是否需要等待?宇宙学家马克斯特格马克认为:也许不需要。在一个膨胀宇宙的有限的一生中,伴随着恒星、星系以及行星的诞生,如果我们假设一个极快的速率推演,目前被广泛接受的加速膨胀理论,我们有可能距离大崩塌仅有数十亿年的时间。在这种情况下,空间的粒度已经变得足够大,足以影响到宇宙伽马射线爆发中不同波长光子抵达地球的时间。

  美国加州大学伯克利分校和加州大学戴维斯分校的科学家拉斐尔(Raphael Bousso)与安德烈亚斯阿尔布雷希(Andreas Albrecht)认为宇宙以“大崩塌”进行结束可能并不正确,仅是一种假说。而马克斯特格马克希望一个完整的量子引力论,足以描述普朗克尺度空间上最小的空间信息以及相关的行为特征,这可能会避免“大崩塌”的出现。

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