书名: 霍金传（综合了对霍金本人、学生和同事的采访，以及众多未曝光过的一手资料！华大基因CEO尹烨、诺贝尔奖得主维尔切克、中科院院士林群推荐）

作者: 查尔斯·塞费

书号: 9787521743449

格式: EPUB

路径: 点击打开

出版: 中信出版集团

作者分类: 查尔斯·塞费

Title sort: 霍金传（综合了对霍金本人、学生和同事的采访，以及众多未曝光过的一手资料！华大基因CEO尹烨、诺贝尔奖得主维尔切克、中科院院士林群推荐）

日期: 02 10月 2022

uuid: 150b8a1b-601c-4b1a-891b-e96aff828196

id: 1494

出版日期: 6月 2022

修改日期: 02 10月 2022

大小: 0.66MB

语言: 中文

无边界假设的提出是为了弄清宇宙之初的时间和空间从何而来，这个问题是爱因斯坦的理论无法回答的。广义相对论描述了一个平滑的时空流形，但根本没有说明这样一个流形是如何形成的。如果依据我们现在这个膨胀并逐渐冷却的宇宙倒推，尝试推导相关方程，就会得到一个收缩并逐渐致密、变热的宇宙，但相对论的数学框架必然会在某个时刻崩溃。（事实上，霍金对物理学的第一个重大贡献正是证明了这个问题，这也是他的博士论文的基础。）量子引力理论能够解释引力的行为，即使是最小、最混乱、最粗糙的空间和时间区域内的引力，也可以解释。但即使是一个功能完备的量子引力理论，在描述宇宙中所有物质和能量被压缩到一个无限小的奇点时，以及在解释这个奇点是如何从它之前（假定）的虚空中产生时，还是十分勉强的。

不过在20世纪80年代初，霍金和美国加州大学圣塔芭芭拉分校物理学家詹姆斯·哈特尔一起使用了一个巧妙的小伎俩，他们认为这在一定程度上让他们避免了时间产生之初的引起混乱的奇点。他们的想法是，不在时间上回溯，而是在“虚数时间”上回溯。我们将在第10章中更全面地解释这一概念，但就目前而言，我们只需要了解，将常规时间转变为虚数时间，使得我们习惯的普通宇宙时空变成了宇宙虚时空，并且改变了拓扑结构。在虚数时间下，拓扑结构看起来就像一个漂亮、光滑、紧凑、独立的球体，既没有开始，也没有结束。从我们这种生活在常规时间的生物的角度看，时间和空间是在一次大爆炸中突然产生的。但是从虚数时间的角度看，没有任何东西诞生，也没有任何东西死亡。宇宙没有边界，在球形的宇宙中，没有任何地方是“宇宙的起点”或“宇宙的终点”。这是一个完全平稳的宇宙，没有边界。霍金本人在《时间简史》中对他的无边界假设是这样描述的：

不存在令科学定律崩溃的奇点，也不存在必须依赖上帝或某种新定律来设定边界条件的时空边缘。人们可以说：“宇宙的边界条件就是它没有边界。”宇宙是完全独立的，不受任何外界事物的影响。它既不会被创造，也不会被毁灭，它只是存在。[41]

如果你觉得这很难理解，很正常。霍金–哈特尔的无边界假设从一开始就备受争议，从常规时间到虚数时间的转变让人很难理解，而且人们也不清楚，霍金和哈特尔所做的数学计算是否有效。正如霍金曾经的学生、物理学家唐·佩奇所写的那样：“乍一看，如果忽略细节，这个假设在概念上看起来很清晰，至少对理解这些概念的人来说是这样。但当我们探究细节时，就会发现这个假设在数学上还不精确。”这使得许多物理学家很难认真地研究这一概念。“这个想法从来没有被接受过，”在20世纪90年代帮助霍金研究了这一假设的物理学家尼尔·图洛克说，“我想说，90%的宇宙学家或者理论物理学家甚至不知道该如何看待这一假设。而在那些有自己想法的人中，90%的人会说不同意，或者认为这其中存在一些问题。”在霍金首次抛出无边界假设将近40年后，物理学家仍在为其正确性争论不休。[42]