霍金最终的宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论( 二 ) _宇宙

然而永恒宇宙膨胀的动态消除了古典和量子物理之间的分离。因此，爱因斯坦的理论在永恒宇宙膨胀中失效了。与此形成对比的是，霍金和Hertog提出了一种基于弦理论的解释，弦理论是理论物理学的一个分支，试图将广义相对论与量子物理学统一起来。
这一理论被用来解释引力如何与宇宙其他三种基本力相互作用(弱和强的核力和电磁)，从而产生万物理论。简单地说，这个理论把宇宙的基本成分描述为微小的一维振动弦。霍金和Hertog方法使用了弦理论的全息概念，它假定宇宙是一个大而复杂的全息图。在这个理论中，某些三维空间中的物理现实可以从数学上简化为平面上的二维投影。
这幅图展示了宇宙的演变，从左边的大爆炸到现代的右边。图片：NASA
霍金和Hertog共同开发了这一概念的变体，以揭示永恒膨胀中的时间维度。这使得他们能够描述永恒的宇宙膨胀，而不必依赖广义相对论，从而将宇宙膨胀降低到在时间开始时空间表面上定义的永恒状态。在这方面，新理论代表了霍金之前关于“无边界理论”研究的改变。
这一理论也被称为“Hartle”和“霍金”，并没有提出任何有价值的建议。这一理论把宇宙看作是一个量子粒子，它赋予它一个描述所有可能宇宙的波函数。这个理论还预言，如果你回到宇宙的起点，它会像一个球体一样收缩和闭合。最后，它预测宇宙最终会停止膨胀并自行坍塌。正如Hertog解释的那样，这个新理论与之前的工作背道而驰：
当我们回溯宇宙的演化时，在某个时刻到达了永恒宇宙膨胀的门槛，我们熟悉的时间概念不再有任何意义，现在我们说我们的过去有一个界限。利用这一理论，霍金和Hertog能够对宇宙的全结构做出更可靠的预测。此外，在过去的边界上预测出宇宙永恒膨胀也是有限的，而且要简单得多。最后，但并非最不重要的是，这个理论比古老永恒宇宙膨胀理论所预言的无限多元宇宙更具有预测性和可测试性。
双黑洞合并的概念图，图片：LIGO/A. Simonnet.
霍金说：我们并不是一个单一、独一无二的宇宙，但我们的发现意味着宇宙的多元宇宙将会显著减少，而宇宙可能会更小。理论上，一个有限而平滑的宇宙是我们可以观察到的(至少是局部)，并且将受我们已经熟悉的物理定律支配。与不同物理定律所支配无限数量的宇宙相比，它确实简化了数学！
展望未来，Hertog计划利用太空望远镜获取的关于本宇宙的数据，研究这一理论对较小尺度的影响。此外，他希望利用最近有关引力波(GWs)和许多已被发现事件的研究。从本质上讲，Hertog认为从永恒的通货膨胀中产生的原始引力波(GWs)是测试该模型最有希望的方法。

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