时间重生 · 第十三节
《时间重生》第十三节
广义相对论虽比牛顿力学激进,但仍属牛顿范式:给定初始条件,方程即决定整段时空历史,而这段历史作为数学对象存在于时间之外,当下并无特殊地位。
广义相对论虽比牛顿力学激进,但仍属牛顿范式:给定初始条件,方程即决定整段时空历史,而这段历史作为数学对象存在于时间之外,当下并无特殊地位。更进一步,广义相对论的宇宙解中时间总有起点,这说明时间并非基本概念,而是由更深层的东西演生而来。
1916年爱因斯坦把广义相对论用于整个宇宙,设想了一个有限无边、静止永恒的球壳状宇宙。为抵消引力导致的收缩,他引入宇宙学常数,但这种平衡并不稳定,稍受扰动便走向膨胀或收缩。后来弗里德曼、罗伯逊、沃克和勒梅特给出对应膨胀宇宙的解(FRWL模型),哈勃于1927年观测到宇宙膨胀的证据,说明宇宙必有起点。FRWL解在起始时刻出现无穷大奇点,广义相对论在此失效。霍金和彭罗斯证明任何描述宇宙的相对论解都含奇点,因此时间有始有终;块状宇宙观——全部历史构成一个独立于时间的整体——由此成为必然选项。
作者回忆进入罕布什尔学院后参加的第一次物理学会议,在会上遇到索恩、彭罗斯、霍金和德维特等人。德维特、惠勒、米斯纳、霍金是量子宇宙学的先驱,这门学科试图统一广义相对论与量子力学,其中时间完全不存在,但尚不成熟、缺乏实验支撑。接下来作者将从量子力学讲起,说明如何搭建亚宇宙系统、走向量子引力,最终把整个宇宙纳入量子理论,得到一个没有时间的世界。