霍金与比利时科学家发表宇宙大爆炸的最终理论学术资讯

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▲斯蒂芬·霍金

据美国物理学网日前消息称，《高能物理学报》（Journal of High Energy Physics）5月2日刊发了一篇研究论文，详细阐述了已故英国物理学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）教授与比利时鲁汶大学（KU Leuven）的托马斯·赫托格（Thomas Hertog）教授合作完成的关于宇宙起源的最终理论，该理论假设以弦理论为根基，预言宇宙其实是有限而能够穷尽的，远比目前盛行的许多关于“宇宙大爆炸”的理论要简单得多。赫托格教授于去年7月在霍金75岁生日之际剑桥大学专门召开的一次会议上首次宣布了这一新理论。该项研究得到了欧洲研究委员会（European Research Council）的资助，该论文是在今年早些时候霍金去世之前提交申请发表的。

霍金在去年秋天的一次采访中说：“通常的宇宙永恒膨胀理论预测，从整个宇宙的角度来看，我们的宇宙就像一个无限的不规则碎片分形，其中各个不同的‘口袋宇宙’由一个膨胀的宇宙海洋分开。每一个‘口袋宇宙’中的物理化学规律都各不相同，它们共同构成了一个多元宇宙。然而，我从来都不喜欢多元宇宙理论——如果多元宇宙中的不同宇宙的规模非常大或是无限的，那么这个理论就无法被检验证实。”

在该新论文中，霍金和赫托格指出，“大爆炸理论”中关于宇宙永恒膨胀的理论是错误的。赫托格说：“通常的永恒膨胀理论的问题是，它的前提假设是有一个已经存在并按爱因斯坦的广义相对论发展演化的背景宇宙，而把量子效应看作是围绕这个理论的微小波动现象。然而，宇宙永恒膨胀的动态活动抹去了经典物理学和量子物理学之间的差别与界限。因此，爱因斯坦的理论在宇宙永恒膨胀问题上是站不住脚的。据我们预测，我们的宇宙从其规模的上限来看，是相当平整一致的，并且从整体上说是有限的，所以它并不是碎片分形结构的。”

霍金和赫托格的方法使用了弦理论的全息术概念，它假定宇宙是一个大而复杂的全息图：特定三维空间里的物理现实可以在数学上被简化为某种表面上的二维投影。并且，它们将这种全息概念进一步发展，力图在宇宙永恒膨胀中投射出时间维度，这就能使他们不必依赖爱因斯坦的理论就能够描述宇宙永恒膨胀现象。在该新理论中，宇宙永恒膨胀被简化为时间初始点在某个空间表面上的永恒状态。

与之前的理论不同的是，霍金和赫托格认为，宇宙的过去中有一个边界。他们用新理论对宇宙的全局结构进行了更可靠的预测假设：过去边界上永恒膨胀现象中浮现的宇宙是有限的，它远比之前的永恒膨胀理论所预言的无限分形结构要简单得多。如果得到进一步证实，那么他们的研究结果将对多元宇宙模式的假设产生深远的影响。

霍金说：“我们并不是说只有一个单一的、独一无二的宇宙，但是我们的发现意味着，多元宇宙的数量将会被显著减少，从而让各种宇宙可能存在的范围变得更小。”

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编译：朱明逸审稿：阿淼编辑：张梦

来源：

https://phys.org/news/2018-05-multiversestephen-hawking-theory-big.html