时间重生 · 第十四节
《时间重生》第十四节
量子力学以操作主义方式描述微观系统:量子态只给出测量的概率分布,且检验预言需要系统外的时钟与大量同种样本,故它只适用于孤立的小系统。
量子力学以操作主义方式描述微观系统:量子态只给出测量的概率分布,且检验预言需要系统外的时钟与大量同种样本,故它只适用于孤立的小系统。把这一框架外推到整个宇宙就出问题了——宇宙包罗一切,外部无钟可言,用薛定谔方程算出的宇宙量子态不随时间改变,即"冻结";由波粒二象性,冻结意味着振荡频率为零,因而宇宙总能量为零,正能量与引力负能量恰好抵消。这样的量子宇宙不会膨胀收缩,也没有星系、恒星和引力波。
德维特、惠勒等人据此提出惠勒-德维特方程,时间从中消失,争论延续至今。将量子力学用于宇宙还面临一连串困难:只有一个宇宙,无法制备大量拷贝检验概率,也无法设置初始态或在宇宙外放置仪器;广义相对论中时间维度可任意选取,导致方程有无穷多个。20世纪80年代,圈量子引力论使求解成为可能:阿沛·阿舒特卡给出广义相对论的新形式,作者与特德·雅各布森求得方程的第一批精确解,卡洛·罗威利补全引力场量子态,托马斯·蒂曼又发现更大解集,自旋泡沫模型提供了更有力的求解方法,如何赋予这些无时之解以物理意义成为急迫问题。