时间的开始-认识宇宙学

时间:2023-12-05 07:59:03

时间的开始

宇宙形成之初奇点的存在对大爆炸模型来说是个坏消息。它类似于黑洞奇点,是一个真实的奇点,温度和密度是无限的。在这个意义上大爆炸可以被认为是形成黑洞的引力塌缩的一种时间反演。许多物理学家认为,按照史瓦西解,宇宙学初始奇点可能是应用于大爆炸模型的爱因斯坦方程的特殊解的结果,但是现在知道事实并非如此。霍金和彭罗斯总结了彭罗斯的原始黑洞理论,显示出奇点一直不变地存在于一个满足最普遍条件的膨胀的宇宙中,物理理论在大爆炸的时刻完全失效,而令人反感的“无限”此时出现了。

时间的开始-认识宇宙学

有可能避开这个奇点吗?如果可能,怎么做?宇宙学初始奇点可能只是经典广义相对论推演到该理论失效处的一个结果。这是第三章中讨论黑洞的时候引用爱因斯坦的一段话。量子引力是需要的,但是没有这样的理论,而且正因为没有,我们也不知道它是否能解决宇宙的明显不合理的诞生之谜。

但还是有办法避开经典广义相对论中的初始奇点而不需要求助于量子效应。首先,可以通过提出一个不遵守霍金和彭罗斯所列条件的早期宇宙的物质状态方程来避开奇点。这些条件中最重要的是对高能态物质的一个限制,称之为强能量条件。这个条件可能被以多种方式违反,特别是在宇宙暴胀理论所预测的宇宙加速膨胀的过程中。在这个条件一开始即被违反的模型中,可以有一个“反弹”,而不是一个奇点。将时钟拨回,宇宙的尺度会缩为最小,然后再次膨胀。

奇点是否可以避开仍是一个未解决的问题,而且是否能够描述出普朗克时间之前大爆炸的最早的状态也仍不清楚,至少在完善的量子引力理论建立之前这些都无法解决。