Only Perception: 宇宙如何開始？

2008-06-30

宇宙如何開始？

How did the universe begin?
http://www.physorg.com/news133515283.html

June 24, 2008
By Miranda Marquit

天體物理學家所認為最有趣的問題之一是處理我們宇宙的開始。的確，在這個主題上有大量的推測，以及關於宇宙如何開始、宇宙開始之前會存在什麼的不同理論。

世上幾位卓越的天體物理學家對於回答這些問題相當感興趣。在一篇發表於 Physical Review Letters 的論文（《No-Boundary Measure of the Universe》）中，James Hartle（哈托，UCSB）、Stephen Hawking（霍金）與 Thomas Hertog（赫塔，CERN）就古典時--空的可能性計算無邊界波函數（no-boundary wave function）所預言的機率。

"關於宇宙起始的理論以波函數來表示，" Hartle 說，"無邊界波函數是一種關於宇宙起源的理論。" 他繼續說，這個與 Hawking 以及 Hertog 一同進行的特殊研究的目的在於塑造宇宙的模型，並看看有哪種可能性存在，使當前的宇宙能夠以某種確切的方式產生。

此無邊界提出預言：早期宇宙中的擴張將從時間中的片刻（a moment in time）平順地進行下去。這個概念是，膨脹為我們早期宇宙的某種特徵。"它從先前的一個大規模階段崩潰，然後從一個小但非零的半徑反彈，並再一次擴展到我們生活在其中的大規模階段，" Hartle 說。

無邊界波函數亦陳述，在宇宙擴展之初，時--空並非我們今日所見。"當宇宙開始時，" Hartle 解釋，"那裡不是平常的時--空。那並不同我們現在所擁有的三維空間，而是有四種空間方向。在某個點上，某種轉變造就了平常的時--空。"

Hartle 等人檢查了均勻的（homogenous）、等向的（isotropic）與封閉的（closed）宇宙的模型。一種宇宙常數被假定，一如一個具有二次位勢（ quadratic potential）的純量場（scalar field）。他們觀看整個古典歷史、檢查奇異點的構想，例如大霹靂，或考慮一個有限半徑的反彈。重點是，要得到一幅景象，看哪種情節最有可能產生一種類似於我們目前所見的宇宙。

"無論是大霹靂或反彈，二種事情都有可能，" Hartle 說。"然而，我們發現一種顯著的可能性：早期的宇宙也許有反彈。"

Hartle 承認，他們所使用的簡單模型的確有所限制。首先，宇宙並不如這個模型所假定，是完全地均勻。"你在真實宇宙中可看見某些起伏，" 他承認。"然而，大部份的不平整都很小，而且，事實上它們有很多最後能在一個無邊界提議中獲得解釋。"

"我們的模型並沒有產生一些強烈的假設，" Hartle 繼續說。但是，他強調 "這是物理學中的一種標準交換（standard trade-off）我們的模型被簡化了，所以我們能完整地分析它。"

"在目前的宇宙論中，我們測試模型，看看不同的提議是否能符合我們所見到的宇宙。在此例中，我們看見無邊界波函數能辦到，" Hartle 說。"我們看見那裡有種很棒的可能性：宇宙是源自於一次反彈。"

"我們希望能將這個拓展到其他更複雜的模型，具有不同的可能性與不同的自由度。"

※ 相關報導：

＊ No-Boundary Measure of the Universe
http://link.aps.org/abstract/PRL/v100/e201301