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霍金《宇宙的起源》解读与进一步推测

已有 4751 次阅读 2016-7-1 09:26 |系统分类:科研笔记

2010年6月霍金在香港科技大学给出了一个题为《宇宙的起源》的讲座[1]。在该讲座中霍金说到:

"宇宙最可能的历史像是泡泡的表面。许多小泡泡出现,然后再消失。詹姆.哈特尔和我发展宇宙自发创生的图景有一点像泡泡在沸腾的水中形成。

其思想是,宇宙最可能的历史像是泡泡的表面。许多小泡泡出现,然后再消失。这些对应于微小的宇宙,它们膨胀,但在仍然处于微观尺度时再次坍缩。它们是另外可能的宇宙,由于不能维持足够长的时间,来不及发展星系和恒星,更不用说智慧生命了,所以我们对它们没有多大兴趣。然而,这些小泡泡中的一些会膨胀到一定的尺度,到那时可以安全地逃避坍缩。它们会继续以不断增大的速率膨胀,形成我们看到的泡泡。它们对应于开始以不断增加的速率膨胀的宇宙。这就是所谓的暴胀,正如每年的价格上涨一样。"

我们权且把霍金的宇宙模型性称为"霍氏泡泡宇宙模型",简称"泡泡模型"。因为宇宙模型很难在宇宙尺度上整体验证所以霍金作为近代最伟大的物理学家十分谨慎地说到"宇宙最可能的历史像是泡泡的表面", 这句话中的"最可能"实际上是一种概率式的描述, 霍金并没有给出这个概率多大.

在不知道泡泡表面发生概率多大的条件下, 霍金继续推测泡泡表面的动态行为: "许多小泡泡出现,然后再消失"霍金进而指出“这些(泡泡)对应微小的宇宙(但霍金并未说微小到什么尺度)。“它们膨胀,但在仍然处于微观尺度时再次坍缩(到了这里霍金说处于微观尺度)。霍金推测这些微观的泡泡是"另外可能的宇宙",注意,霍金再次用到了"可能"(即概率式的描述)。接下来霍金继续推测:" 由于不能维持足够长的时间,来不及发展星系和恒星,更不用说智慧生命了".

霍金排除了大量泡泡在膨胀和坍缩运动过程中形成大尺度宇宙的可能, 他指出"这些小泡泡中的一些会膨胀到一定的尺度,到那时可以安全地逃避坍缩。它们会继续以不断增大的速率膨胀,形成我们看到的泡泡". 霍金这里提到了"这些小泡泡中的一些", 即不止一个小泡泡,继续不断增大, 膨胀到一定尺度(霍金没有给出该尺度多大)"它们对应于开始以不断增加的速率膨胀的宇宙".

从霍金这段话可以推出我们现在所处的宇宙是上述那些安全逃避坍缩的泡泡之一.

到目前为止,我们逐句研读霍金的精彩言论, 并因此获得极大的科学享受笔者从霍金上述泡泡模型出发,进一步对宇宙起源进行若干推测。

1. 霍金开门见山地谈到泡泡, 却没有去回答或者解释这些泡泡的来源如果没有来源, 那么, 这些泡泡只能是自有,而且是永有。只不过它们一直处于不断的膨胀和坍缩运动中.

2. 我们所处的宇宙,根据天文观测数据,目前还处于膨胀过程之中。但是, 泡泡既然有膨胀过程,必然也要有坍缩过程(虽然霍金没说大尺度宇宙的坍缩),因为宇宙不可能无限膨胀下去。而且,每个泡泡的坍缩过程发生在其膨胀过程之后

3. 我们这个宇宙坍缩后最终消亡。不过, 这个消亡的宇宙不过是那些安全逃避坍缩的泡泡之一,还有其它安全逃避坍缩的泡泡(宇宙)分别处在各自的膨胀和坍缩阶段上。

4. 即使所有安全逃避坍缩的泡泡膨胀后都坍缩乃至消亡, 还有一些新的泡泡能持续不断地安全逃避坍缩, 形成可见的大尺度宇宙,继续上述运动过程。

霍金的上述泡泡模型,人很难用实测方法在宇宙尺度上进行整体验证,原因是我们人类个体的寿命仅有百年左右。在世界范围内,我们这个人类的文字文明史仅有五千年左右,而人类语音语言只有十万年左右。所以,以现有人类的文明历史长度以及我们的现有的设备条件,我们无法在150亿光年的时空范围内验证所有泡泡的微观模型以及所有泡泡的运动变化过程。故,霍金只能在思维中对宇宙的(微观)起源进行推测

参考文献:  

[1] 霍金谈宇宙起源:我们从何而来,人类正接近答案, 2013-09-06,中国青年网,  http://qclz.youth.cn/lzrs/201309/t20130906_3833531.htm




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