宇宙是如何诞生的?量子理论研究取得进展

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北京时间6月6日消息,宇宙是如保诞生的?并完正都是理论认为宇宙是通过并完正都是量子机制,比如量子隧穿效应,诞生于虚无之中。在上世纪400年代,物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和詹姆斯·哈特尔(James Hartle)进一步发展了某些思想,指出在宇宙诞生完后 ,时间不位于。某些基础引导大伙得到结论,那某些不管是在时间还是空间方面,宇宙都未必位于什么初始边界条件。某些思想被称作“无边界方案”,将会叫做“霍金-哈特尔情况”。

然而,要想精确描述另一个 物理系统如保还都要实现从尺度为0,转变为并完正都是有限尺度,将是一大挑战。为了描述其中所涉及的量子效应,物理学家们使用了路径积分表述。量子力学的路径积分表述是另一个 从经典力学里的作用原则延伸出来对量子物理的并完正都是概括和公式化的土法律妙招。它以包括两点间所有路径的和或泛函积分而得到的量子幅来取代经典力学里的单一路径

某些尽管路径积分表述在描述如保让宇宙从虚无当中“无中生有”方面比较成功,但按照其原理,其产生的结果中将会所含并完正都是不稳定扰动,这表明宇宙将是宽度异质化和各向异性的。某些在实践中,大伙观测到的宇宙却大体是同质的,各向同性的,也某些说,各个方向上观察大体是类似的。那那么 一来,根据量子力学路径积分表述土法律妙招得到的结论就和实际观测结果之间经常老出了偏差,它未能准确描述观测到的宇宙。这让一每种科学家着实,所谓的“无边界方案”未必能为大伙提供另一个 精确描述宇宙起源的方案。

某些现在,在一项最新发表的研究中,德国波茨坦的马克斯普朗克引力物理学研究所(也叫“阿尔伯特·爱因斯坦研究所”)的物理学家艾莉丝··迪·图茨(Alice Di Tucci)以及让·吕克·莱纳斯(Jean-Luc Lehners)的工作表明,有土法律妙招做到在使用路径积分表述土法律妙招的一并,处置经常老出某些理论上预期的不稳定性,从而为无边界方案提供另一个 不矛盾的定义。

莱纳斯表示:“你还都要要 大伙最大的突破是在于大伙给出的新定义中,不再将宇宙的诞生描述为是从时间与空间完正缺席的情况下经常老出的。与此相反,在新的数学框架下,大伙还都要处置经常老出此前的那种不稳定性。简单的说,大伙认为在时间和空间中那么 就位于着波动涨落。这事实上也是任何人在研究量子理论时应当有所预期的问题报告 报告 ,将会量子不确定原理要求某些涨落将会震荡时刻位于,即便在时间和空间并完正都是之中也应该是那么 。”

这项新的方案将数种此前提出,用于克服理论中的不稳定问题报告 报告 的想法结合在了一并,大伙的工作基本上改变了路径积分土法律妙招所定义的空间中的几何形态。路径积分本质上表达的是宇宙在某一特定时刻的情况,它会越过某些特定的点(称作“鞍点”),其效果就对应于将会的霍金-哈特尔情况。

然而,什么鞍点中的大每种随后不稳定的。在这项最新研究中,研究者们做出的最大最重要的改变便是对整个几何形态的边界条件进行了改变,从而去除了路径积分中位于的什么不稳定鞍点。在新的几何形态中,路径积分过程中只会经过另一个 鞍点,而某些鞍点是稳定的,从而处置了那么 方案中的内在不稳定性。在某些稳定的鞍点上,应当位于着满足无边界方案所定义的霍金-哈特尔情况。

通过展示构建无边界方案的稳定土法律妙招,这项结果将有望引发对于宇宙诞生描述土法律妙招的重新思考。某些,仍然有诸多问题报告 报告 有待处置。

莱纳斯表示:“未来,大伙计划看看,当把弦理论融入进来完后 ,大伙的这项新定义算是仍旧根基牢固。另外,大伙还将探索,算是位于着某些形式的无边界方案稳定定义。而另一个 最大的问题报告 报告 仍然位于,那某些:大伙的理论算是也能引出另一个 还都要为观测所验证的结论。”

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