電視雪花竟因宇宙微波
在熒幕上看到的雪花的百分之幾就歸因于這個(gè)微波背景
當(dāng)利弗席茲和哈拉尼科夫發(fā)表其斷言時(shí)，我是一名21歲的研究生，為了完成博士論文，我正在尋找一個(gè)問(wèn)題。我不相信他們所謂的證明，于是就著手和羅杰.彭羅斯一起發(fā)展新的數(shù)學(xué)方法去研究這個(gè)問(wèn)題。我們證明了宇宙不能反彈。如果愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是正確的，就存在一個(gè)奇點(diǎn)，這是具有無(wú)限密度和無(wú)限時(shí)空曲率的點(diǎn)，時(shí)間在那里有一個(gè)開端。
在我得到第一個(gè)奇點(diǎn)結(jié)果數(shù)月之后，即1965年10月，人們得到了確認(rèn)宇宙有一個(gè)非常密集開端的思想的觀察證據(jù)，那是發(fā)現(xiàn)了貫穿整個(gè)空間的微弱的微波背景。這些微波和你使用的微波爐的微波是一樣的，但是比它微弱多了。它們只能將匹薩加熱到攝氏負(fù)270.4度，甚至無(wú)法將匹薩化凍，更不用說(shuō)烤熟它。實(shí)際上你自己就可以觀察到這些微波。把你的電視調(diào)到一個(gè)空的頻道去，在熒幕上看到的雪花的百分之幾就歸因于這個(gè)微波背景。早期非常熱和密集狀態(tài)遺留下的輻射是對(duì)這個(gè)背景的僅有的合理解釋。隨著宇宙膨脹，輻射一直冷卻下來(lái)，直至我們今天觀察到它的微弱的殘余。
雖然彭羅斯和我自己的奇性定理預(yù)言，宇宙有一個(gè)開端，這些定理并沒(méi)有告訴宇宙如何起始。廣義相對(duì)論方程在奇點(diǎn)處崩潰了。這樣，愛(ài)因斯坦理論不能預(yù)言宇宙如何起始，它只能預(yù)言一旦起始后如何演化。人們對(duì)彭羅斯和我的結(jié)果可有兩種態(tài)度。一種是上帝由于我們不能理解的原因，選擇宇宙的啟始方式。這是約翰.保羅教的觀點(diǎn)。在梵蒂岡的一次宇宙論會(huì)議上，這位教皇告訴代表們，在宇宙起始之后，研究它是可以的。但是他們不應(yīng)該探究起始的本身，因?yàn)檫@是創(chuàng)生的時(shí)刻，這是上帝的事體。我暗自慶幸，他沒(méi)有意識(shí)到，我在會(huì)議上發(fā)表了一篇論文，剛好提出宇宙如何起始。我可不想象伽利略那樣被遞交給宗教裁判廳。
研宇宙起源 需量子理論
當(dāng)宇宙處于普朗克尺度，必須考慮量子理論
對(duì)我們結(jié)果的另外解釋，這也是得到大多數(shù)科學(xué)家贊同的解釋。這個(gè)結(jié)果顯示，在早期宇宙中的非常強(qiáng)大的引力場(chǎng)中，廣義相對(duì)論崩潰了，必須用一個(gè)更完備的理論來(lái)取代它。因?yàn)閺V義相對(duì)論沒(méi)有注意到物質(zhì)小尺度結(jié)構(gòu)，而后者是由量子理論制約的，所以人們預(yù)料總要進(jìn)行這種取代。在通常情況下，因?yàn)橛钪娴某叨群土孔永碚摰奈⒂^尺度相比較極為巨大，所以是否取代無(wú)所謂。但是當(dāng)宇宙處于普朗克尺度，也就是1千億億億億分之一米時(shí)，這兩個(gè)尺度變成相同，必須考慮量子理論。
為了理解宇宙的起源，我們必須把廣義相對(duì)論和量子理論相結(jié)合。里查德.費(fèi)恩曼對(duì)歷史求和的思想似乎是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的最佳方法。里查德.費(fèi)恩曼是一位多姿多彩的人物。他在帕沙迪那的脫衣舞酒吧里敲小鼓，又是加州理工學(xué)院卓越的物理學(xué)家。他提議一個(gè)系統(tǒng)從狀態(tài)A到狀態(tài)B經(jīng)過(guò)所有可能的路徑或歷史。
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