《自然—物理学》：大爆炸后留下的量子振动微弱痕迹难以探测
图片说明：根据一项最新研究，量子振动在大爆炸之后的减弱 可能使人类永远无法重现宇宙的初始状态。 （图片来源：Martin Bojowald）
宇宙起源一直是人类希望揭开的奥秘，在这一问题上最著名的无疑要属“大爆炸”（big bang）理论，即宇宙起源于137亿年前一个温度、质量和密度超大的点发生的爆炸。美国科学家的一项最新理论研究表明，大爆炸之前的宇宙状态所包含的精确信息可能永久地丢失了，人类将无法通过实验来完全重现当时的宇宙情形。相关论文在线发表于《自然—物理学》上。
进行该项研究是美国宾西法尼亚州立大学的理论物理学家Martin Bojowald，他说，“如果情况确实如此，那么我们可能无法确定宇宙的精确起源。它将永远是一个哲学情境。”
近一个世纪以来，科学家通过爱因斯坦广义相对论中的引力和时空概念，理解了宇宙的演化过程。不过，广义相对论允许物质和能量无限地紧密，这会形成一个数学上的“奇点”，因此，它对于研究宇宙的大爆炸起源是无能为力的。
为了能揭开这一神秘的面纱，科学家们创造了一些假定的理论，将万有引力和量子力学结合起来，从而能够解释在大爆炸那样的微小尺度上发生的情况。在其中一种名为“圈量子引力”（loop quantum gravity）的理论中，科学家认为宇宙由微小的类似泡沫的时空单位组成。Bojowald表示，这一理论不会出现广义相对论的奇点问题，因为每个单位所包含的能量是有限的。在圈量子理论的帮助下，宇宙大爆炸就变成了“大反弹”（big bounce），即初始宇宙先在自身的引力下坍塌，再逐渐膨胀，直至成为现在的状态。
在最新的研究中，Bojowald利用圈量子理论建立了一个高度简化的宇宙模型，该模型不包括宇宙中的星系和辐射。在此基础上，研究人员发现，量子力学会导致宇宙的大小发生微小的波动。
Bojowald表示，从理论上而言，在大反弹之前所发生的这些量子振动（quantum vibration）会一直持续下去，影响大反弹之后的宇宙情形。但情况似乎并非如此。Bojowald发现，量子振动在宇宙膨胀过程中仅仅留下了十分微弱的痕迹和印象，甚至无法探测。
不过，Bojowald强调，这还是一个十分简单的模型。美国加州大学圣芭芭拉分校的Donald Marolf也认为，这一发现需要继续验证和巩固。“还没有人能够很好地利用量子引力方法来操控这一物理问题，因此，探索大量而广泛的模型和观点是十分重要的。”（科学网 任霄鹏/编译） | 
置顶卡
变色卡
千斤顶
显身卡
