霍金否认宇宙永恒膨胀, 生前有关宇宙的最后研究发表

英国剑桥大学2日说,已故知名物理学家斯蒂芬·霍金生前有关宇宙的最后研究当天发表在《高能物理学学报》上,霍金等人认为宇宙并非永恒膨胀,并且比当前许多学说描绘得更简单。

这一论文由霍金和比利时鲁汶大学的托马斯·赫尔托赫教授合著。相关理论最早在去年7月剑桥大学一个会议上首次公开。论文显示的最后修改时间是2018年3月4日。10天后,霍金逝世。

根据宇宙大爆炸理论,宇宙是在100多亿年前一次大爆炸后膨胀形成。一些科学家基于“永恒膨胀”的概念,提出了多重宇宙的理论。从整体上看,宇宙在大爆炸后的膨胀是永恒的,只是在一小部分区域停止或减速,形成无限多的分形结构,好像一个个口袋。也就是说人类能观察到的宇宙是一个口袋宇宙,这片宇宙区域中膨胀已结束,恒星和星系已形成,而不同口袋宇宙之间由还在继续膨胀的区域隔开。

在这篇霍金生前最后的论文中,他和赫尔托赫并不认同这种观点。他们认为,宇宙总体上相对平整并且是“有限的”,并非所谓的分形结构。

赫尔托赫说,有关永恒膨胀的一个问题是,它假设了一个根据爱因斯坦广义相对论不断进化的背景宇宙,并且把量子效应当成这其中的微小波动,但有关永恒膨胀的理论会消除经典物理学和量子物理学的差异,爱因斯坦的理论在这种状况下就会瓦解。

霍金和赫尔托赫用弦理论统一相对论和量子力学,重新计算永恒膨胀的问题。研究发现,永恒膨胀在某个节点会达到一个“门槛”,人类熟知的时间概念过了这个门槛就会失去意义。赫尔托赫说:“我们没有减少到一个唯一的宇宙,但我们的结果还是大大简化了多重宇宙,可能存在的宇宙范围要小得多。”

霍金和赫尔托赫的论述如能被证实,将对当前的多重宇宙理论架构产生很大影响。赫尔托赫计划通过寻找引力波来测试这一理论,这些引力波不能被第一次探测到引力波的激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到,计划于2034年建成的激光干涉空间天线(LISA)理论上具备探测到这种引力波的能力。新华社

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