如果宇宙没有起点会发生什么？

【大爆炸-宇宙的膨胀】

在起初，那里可能没有起点。可能我们的宇宙是一直存在的，一个新的量子引力理论揭示了这种机制是如何运作的。

“事实包括太多东西，但大部分人可能把它们和科幻，甚至是幻想联系在一起。”布鲁诺•本托说，他是一位在英国利物浦大学研究时间性质的物理学家。

在他的研究中，他采用了一个新的量子引力理论——偶然集合论。在这个理论中，空间和时间被分解为大量互不相连的时空块。在某种程度上，这个理论中存在一个基本的时空单元。

本托和他的合作伙伴们使用这种偶然集合方法探索宇宙的起点。他们发现宇宙可能没有起点，它可能一直存在于永恒的过去，但是直到最近才演化出我们所说的大爆炸。

【量子引力】

量子引力可能是现代物理学面临的最令人沮丧的问题。我们有两种特别有效的关于宇宙的理论：量子物理和广义相对论。量子物理对四大基本力中的三种微观力（电磁力、强力、弱力）提出了成功的理论解释。广义相对论，在另一方面，是对万有引力最强有力和完整的描述。

但要不是它的优点，广义相对论是不完善的。在宇宙中至少两个特定的地方，广义相对论的数学式完全不起作用，不能用来预测可靠的结果：在黑洞的中心和在宇宙的起点。这些区域被称为奇点，它们是我们现有的物理定律崩塌的点，它们也是数学的警示牌，提醒我们：广义相对论被自己绊倒了。在这两类奇点附近，引力在很小的尺度上变得难以置信得大。

因此，为了解决奇点的谜团，物理学家需要对强引力有一个微小的解释，也被称为引力的量子理论。这个领域有很多竞争者，包括弦论和环形量子引力理论。

还有一个理论完全改写了我们对时空的理解。

【偶然集合论】

在所有现有物理理论中，时空是连续的。他们形成了一个平滑的结构，构成了所有现实的基础。在这样一个连续的时空中，两个点在空间中可以无限靠近，两件事的发生也可以在时间中无限接近。

“事实包括太多东西，但大部分人可能把它们和科幻，甚至是幻想联系在一起。”布鲁诺•本托说。

但是有另一种方法，被称为偶然集合论，把时空重新构想为一系列分离的时空块，或者说时空“原子”。这个理论严格限制了事件在时空中能隔得多近，因为他们不能比时空“原子”的尺寸更近。

举个例子，如果你正看着屏幕读到这，屏幕上的所有东西看起来很光滑和连续。但是如果你用放大镜看这块屏幕，你可能会看到划分着空间的像素，并且你会发现不可能把两个图像靠得比单个像素还近。

这个物理学理论让本托很兴奋。“我发现这个理论的时候非常激动，它不仅尝试探究基础的领域——成为一个解释量子引力的方法，并重新思考了时空本身的概念，而且它把中心地位给了时间，还有时间流逝在物理世界中意味着什么，你的过去在物理上是多么真实存在的，以及未来是否存在。”本托告诉“现场科学”。

时空是由分离的时空块或是时空“原子”组成，与组成电脑图像的像素类似。

【时间的起点】

偶然集合论为时间的本性提供了重要的暗示。

“偶然集合思想中的绝大部分是：时间片段是物理上真实存在的东西，它不应该被归于一些浮现的幻想，或者一些发生在脑海中的东西，使我们认为时间在流逝；这一片段本质上是一种物理理论的表示。所以在偶然集合论中，一个偶然集合会一次增加一个“原子”并且越来越大。”本托说。

偶然集合方法恰好去除了大爆炸奇点的问题，因为在这个理论中，奇点不可能存在。物质不可能无限压缩为一个小点，它们不能比一个时空原子的尺寸更小。

所以没有了大爆炸奇点，宇宙的起点会是什么样？这是本托和他的协作者，斯塔夫•扎莱尔，一个帝国理工学院的研究生继续研究的地方，探索偶然集合论预测的宇宙初期是什么样的。他们的研究成果出现在一篇9月24日发表的论文中，来自论文预印本文库arXiv。（这篇论文现在已经发表在一个经过同行评议的科学杂志上了。）

“这篇论文仔细研究偶然集合方法中是否一定存在起点，”本托说：“在最初的偶然集合构想和驱动机制中，曾认为一个偶然集合从什么都没有演化成我们今天所见的宇宙。然而在我们的研究中，宇宙没有大爆炸作为起点，因为偶然集合是无限存在于过去的，所以在过去总是有东西存在。”

他们的成果暗示宇宙可能没有起点——它可能仅是一直存在的。我们所感知的大爆炸可能只是一个特定的时刻，在永恒存在的偶然集合的演化中，而不是真正的起点。

然而仍有很多工作需要做。我们仍然不清楚这个没有起点的偶然集合方法是否能允许我们运用现有的物理理论来解释大爆炸时期复杂的宇宙演化。

“仍有人会问这个偶然集合理论是否能用合理的方法解释，或者这样的驱动机制在更广义的领域，在现实物理世界中意味着什么，但是我们确实展示了这种架构是可能的，”本托说：“所以至少在数学中，这是可以实现的。”

换言之，这是……一个开始。

BY: Paul Sutter

FY: 听说马门溪山上有座庙

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