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量子宇宙学
量子宇宙学
天文
宇宙学
宇宙起源
量子
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量子宇宙学(quantum cosmology)是将
量子物理学
应用于
宇宙起源
研究的试探性理论。按照
广义相对论
,在
时间
的起始时刻必有一个
奇点
。但像所有
经典物理
理论一样,广义相对论在比
普朗克时间
(即10
-43
秒)更早的
时刻
是不适用的。那时
量子
现象将起重要作用。
英国
物理学家
S.
霍金
设想
宇宙
的状态能用
量子力学
波函数(称为宇宙
波函数
)来描述,而宇宙从一个状态A到另一个状态B的演化则可用R.
费因曼
的
路径积分
(或“历史求和”)方法来计算。霍金假设宇宙的初始状态(或
边界条件
)是“它没有边界”。令人吃惊的是,用所有可能边界条件中最简单的这一种,他竟然对宇宙作出了完全合理的描述,即宇宙是一个无边界、无奇点的
闭合系统
,处于膨胀、收缩、再膨胀的无尽循环之中。
量子宇宙学
霍金的一个更大胆的观念认为,我们的宇宙和其他
逻辑
上可能的具有不同
自然常数
的宇宙都是从一个更大的母宇宙中产生出来的。母宇宙的
时空
从远处看时就像从高处看海洋表面一样平静,但从近处看时却沸腾着
量子涨落
,张开一个个“
虫洞
”把各个不同的宇宙泡连接起来。虫洞打开或关闭的结果就是改变不同
场方程
中出现的自然常数。宇宙波函数破裂为许多项。每个项中自然常数以不同
概率
取不同数值,而我们恰好处在那个自然常数值允许演化出
智慧生命
的宇宙泡中(见
人择原理
)。
虽然量子宇宙学在了解宇宙起源的问题上取得了一些令人鼓舞的进展,但由于至今尚未建立一个满意的
量子引力理论
,它仍然是试探性的。
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