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彭罗斯的宇宙轮回(1)

已有 7874 次阅读 2013-11-1 09:11 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦| 宇宙

 

 

40多年前,彭罗斯(与霍金一起)证明了奇点定理,这是他对宇宙学的最大贡献,我喜欢说那是数学的一小步(将整体微分几何用于时空结构),宇宙学的一大步。奇点定理说,在几个简单的合理的条件下(如能量条件、时序性等),时空是不完备的(即存在不能延伸的非类空测地线)

 

30多年前,彭老师在纪念老爱百年的一篇长文里,提出了Weyl曲率猜想,为那存在的奇点赋予了基本性质。近几年,彭老师把他的猜想推得更远了,指出Weyl曲率描述了一个无限循环的宇宙“轮回”,于是有了“共形循环宇宙学”(Conformal Cyclic Cosmology)……

 

玻尔喜欢用“有趣的疯狂”来说一个新理论。1958年,他告诉泡利(针对不相容原理)说:“我们一致认为你的理论很疯狂;我们的分歧在于,它是不是疯得够狂而可能是对的。”读者读过本书,会不会认为它疯狂呢?它是不是疯得够狂,也许是对的呢?

 

老师自己感觉它很疯狂,在尾声中还借小朋友的话总结说,“那是我听过的最疯狂的思想!”什么思想呢?“共形循环宇宙学”(CCC)——从大爆炸开始的宇宙终结于一个加速膨胀的时空,形成一个世代;每个世代的终结是下一个世代的大爆炸的开始……换句话说,CCC描绘了一个无限的宇宙循环。我们这个从大爆炸开始的膨胀的宇宙,是无限多个相似的宇宙世代中的一个。我们的大爆炸其实是前一个时代的遥远未来的延续。用数学的语言说:前一个世代的共形无限远(一个共形的4维流形)光滑延拓为下一个世代的大爆炸。因为无质量场的爱因斯坦方程是共形不变的,那个“垂死的”宇宙中的观测者(无质量粒子)“感觉”不到大爆炸的奇点,可以悠悠然从那个宇宙走进新的宇宙,重新捡起一个新的共形因子,进入演化的“宇宙新世代”。

 

借彭老师自己的话说:怎么能把遥远的未来同大爆炸式的起点等同起来呢?况且,未来的辐射冷却到零,密度稀薄到零;而在大爆炸起点,辐射有无限的温度和密度……况且,根据热力学第二定律,宇宙总是向着熵增大的方向演化,既然总是增大,如何能回到原点形成“循环”呢?(且听下回分解)

 

 

 



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