宇宙循环,“永世”轮回?诺奖得主试图改写宇宙起源( 二 )


谱写宇宙轮回的不灭传说
当一个问题被验证 , 一个新的话题就会被提起——宇宙大爆炸前是什么?
这个问题在大爆炸宇宙学框架下的标准答案是:时空在大爆炸中产生 , ‘大爆炸之前’不存在 。
但 , 彭罗斯不这样看 。
2006年 , 75岁的彭罗斯提出一个大胆的想法:几乎无尽遥远的宇宙未来 , 从数学视角看来 , 和宇宙大爆炸之时完全一样——那么也许宇宙无尽遥远的未来 , 可以等效为下一次大爆炸?宇宙就是这样无限循环的?
彭罗斯将称其为‘共形循环宇宙论’ , 简称CCC 。 而宇宙从大爆炸创生到下一次大爆炸之间的‘生命周期’被称为一个‘永世’(aeon) 。
他展望无尽遥远未来宇宙的模样:当宇宙中所有黑洞通过‘霍金辐射’<1>蒸发殆尽 , 当宇宙中的全部质量衰变为辐射 , 宇宙看起来和大爆炸之时几乎一模一样——而经过叫做‘共形变换’的数学变换 , 可以把无穷大的宇宙未来和无穷小的大爆炸奇点连接起来 。 这样宇宙就从一个‘永世’到下一个‘永世’ , 不断循环下去 。
作为一个数学家 , 这是彭罗斯的拿手好戏 。 在早年研究黑洞的过程中 , 彭罗斯就使用了被誉为‘彭罗斯图’的分析图式——利用‘共形变换’ , 把无穷大的时空 , 绘制在有限大的纸面上;在变换前后 , 光线行进的角度不变 。 这为此后半个世纪中物理学同行们分析弯曲时空的因果关系提供了强大工具 。

宇宙循环,“永世”轮回?诺奖得主试图改写宇宙起源

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图3/5

丨彭罗斯图 , Penrose diagram wiki
无穷大的未来等效于无穷小的过去 , 这种说法引发了物理学界的争议 , 而彭罗斯对其中存在的一些问题尚且无法解释 。 比如:
1 。 这一‘永世’中宇宙的熵不断升高<2> , 而下一个‘永世’开始时 , 宇宙处在低熵状态 , 如何衔接?
彭罗斯认为 , 在引力作用下 , 宇宙中的物质倾向于聚集、塌缩为黑洞 。 因此在宇宙尺度上 , 黑洞为包含最多熵的天体 。 但霍金最著名的理论‘霍金辐射’指出黑洞会逐渐蒸发 , 彭罗斯认为 , 黑洞蒸发的过程会‘重置’宇宙中熵的零点 , 当全部黑洞蒸发完毕 , 宇宙也会被重置为低熵状态 。
2 。 只有当宇宙中全部质量都消失 , 才会出现彭罗斯想要的‘共形’ 。 但质子、电子这样的基本粒子真的会衰变吗?
我们目前没有这样的证据 , 彭罗斯同样还不知道何种具体机制能让质量消失 , 暂时只能寄希望于‘极其遥远的未来’(~10100年)后 , 质量可以终于不复存在、蒸发为辐射 。
3 。 任何科学理论都要具有可证伪性 , 怎样才能验证彭罗斯的假说呢?
彭罗斯和合作者在一份未经正式出版的论文中 , 指出前一个‘永世’中黑洞并合事件的引力波可以穿透两个‘永世’的边界 , 在这一个‘永世’的微波背景辐射(CMB)上塑造出同心圆环 。 简单的说 , 就是他们声称发现了上一世宇宙留下的印记 。 但CMB数据分析专家认为这并不存在 。

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图4/5

丨彭罗斯及其合作者宣称在CMB上发现的同心圆环
虽然彭罗斯的宇宙共形循环理论被学界很多人认为‘模糊’、‘缺乏定量描述’ , 但从哲学、美学角度看来 , 确有致命的吸引力 。 正是宇宙深邃而神秘的魅力 , 吸引着一代代科学家大胆想象 , 反复论证 , 开创影响整个世界的新知 。
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不是所有人都有勇气挑战既定的认知 , 向一片未经开拓的知识迷雾再次出发 。 他以90岁高龄捍卫宇宙循环理念 , 探究意识的本源;他不拘束于主流思想 , 在自己认定的道路上毅然前行 。

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