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霍金生前最后一篇论文发表:宇宙整体平滑稳定且有限

  参考消息网5月4日报道 英媒称,已故理论物理学家斯蒂芬·霍金撰写的最后一篇论文已经发表,展示了一个独特的关于所谓多元宇宙和人们自己所处局部宇宙的新观点。

  英国《每日邮报》网站5月2日刊登题为《霍金关于大爆炸理论的最后一篇论文发表——文中称宇宙是有限的,比之前想象的简单得多》的报道称,它可能颠覆人们认为自己对大爆炸前后事件所知道的一切。

  霍金及其同事托马斯·赫托格借鉴了弦理论——弦理论认为宇宙是一幅复杂的全息图——的观点,提出我们的宇宙和其他“口袋宇宙”并非一些人所说的无限分形结构。

  相反,霍金认为宇宙是“相当平滑和整体有限的”。这就在宇宙学历史上划定了全新的界限,最终可能使这一理论能够得到验证。

  这一新模型挑战了霍金本人此前提出的理论,可能有助于在爱因斯坦理论“崩溃”的某些领域对宇宙给出最终的解释。

  霍金在去世前几个月接受采访时说:“以往的永恒膨胀理论认为,我们的宇宙整体上就像一个无限的分形,其中镶嵌着一个个不同的口袋宇宙,这些口袋宇宙被一个膨胀的海洋分隔开。口袋宇宙内部的物理和化学规律可能各不相同,合在一起组成了一个多元宇宙。”

  他表示:“但我从来就不是多元宇宙的拥趸。如果多元宇宙中的不同宇宙的范围是巨大或无限的,那么这一理论就无法得到验证。”

  赫托格教授解释说,无法验证无限多元宇宙理论,也就意味着它对于预测我们自己宇宙的行为没有多大帮助。

  在这篇发表在英国《高能物理学报》上的新论文中,两位物理学家认为永恒膨胀的设想是错误的。

  霍金说:“我们预测,我们的宇宙在最大的层面上是相当平滑和整体有限的,所以它不是分形结构。”

  做到这一点可能有助于弥合经典物理学与量子物理学之间的鸿沟,因为用赫托格教授的话来说,“爱因斯坦的理论在永恒膨胀中会崩溃”。

  研究人员借鉴了弦理论中的全息图概念。这一概念认为,三维现实——包括时间和空间——可以投射在二维平面上。

  在比利时鲁汶大学担任教授的赫托格说:“我们的新理论建立在我们从弦理论中借鉴的一个技术之上,它似乎暗示宇宙的整体结构要可控得多,各个区域之间可能各不相同,但并不像旧理论中所说的那样。”

  他说:“我认为,我们模型的关键点并不在于宇宙中的恒定密度面是有限的,而在于多元宇宙中的变化是有限的。换句话说,不同的口袋宇宙的范围要小得多。这使得基于我们新理论的宇宙学具有强得多的预测性,作为一种科学理论也要强有力得多。因此,我们希望,它最终是可以验证的。”

  这位物理学家解释说:“根据这一模型,我们必须把我们自己的现实作为广阔的整个宇宙及其历史的一部分来看待。这与其他的科学分歧截然不同。这是一个非常微妙的观点,关于它有大量争论。如果多元宇宙真的是无限的,那么它就非常难以实现。”

  霍金和赫托格认为,新模型将使有关宇宙性质的概念能以此前的理论所无法做到的方式得到验证。

  赫托格说,“最有希望”帮助验证这一新模型的可观测现象将是大爆炸本身产生的引力波。然而这些古老的引力波过于微弱,无法被“激光干涉仪引力波观测台”(LIGO)等现有设备探测到。

  他说,在建的“激光干涉仪空间天线”(LISA)观测台“应该非常适合捕捉大爆炸产生的这些引力波”。

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