彭羅斯：時間沒起點，可能不存在，宇宙無始無終，大爆炸理論有誤

好吧，首先 這是一個大爆炸模型 換句話說 有一個大爆炸 但大爆炸並不是開初 大爆炸理論 許多人曾信奉的宇宙起源說 告訴我們宇宙從虛無中誕生 標誌著它的開始 在此之前，一切皆無 沒有時間，沒有空間 然而，近期詹姆斯韋伯太空望遠鏡的發現 卻向這個理論投下了一顆疑慮的種子 它挑戰了大爆炸理論的有效性 使得我們開始思考 大爆炸或許並非宇宙的真正起始 而時間本身也許並不存在 這個觀點得到了英國著名物理學家 羅傑·彭羅斯的支持 為我們揭示了一個全新的宇宙觀念 你可能會好奇，韋伯太空望遠鏡 是如何證明時間不存在的呢? 然而在這之前，我們需要先 探討一下大爆炸理論存在的缺陷 如果大爆炸理論有誤 那麼又有哪些替代理論 能解釋宇宙的起源和演變呢? 讓我們一起揭開這個宇宙之謎 我們的宇宙從起初的大爆炸開始 已經擴張了超過138億年 那時宇宙處於一種熱密的狀態 這就是大爆炸理論 但是韋伯望遠鏡最近的影像 對這個理論提出了挑戰 對一般人來說 這些圖像非常吸引人 但它們卻讓宇宙學家和天文學家感到擔憂 專家們感到驚訝的是 這些圖像與大爆炸理論相矛盾 這個理論長期以來被許多科學家視為正確 在新的數據面前 無疑受到了嚴峻的挑戰 堪薩斯大學的天文學家艾里森·科克帕特里克 對此發展感到困擾 她開始質疑之前工作的有效性 問題在於，韋伯望遠鏡所 描繪的星系特徵與大爆炸理論有衝突 這些星系看起來異常小、平滑且出奇的古老 根據大爆炸理論，隨著空間的擴張 星系和其他物體應該看起來更大 因為光線被拉伸了 然而，韋伯望遠鏡的圖像顯示 隨著距離的增加，星系變得更小 這與理論背道而馳 即使是比我們的銀河系更大、更亮的星系 在韋伯望遠鏡的影像中 也比哈伯望遠鏡之前的觀測小兩到三倍 另外這些星系觀測到的紅移也增加了兩到三倍 這些事實進一步挑戰了 宇宙在大爆炸理論中擴張的假設 這些事實表明，遙遠的星系必須非常微小 才能解釋這種視覺錯覺 這似乎不太可能 這些光滑小巧的星系 讓擴張的概念站不住腳 因而對大爆炸理論提出了質疑 曾經，大爆炸的支持者們認為 他們的假設需要這些小而密集的星系 也就是被人們戲稱為「小強星系」的存在 這些星系的存在 曾經被哈伯太空望遠鏡的觀測所證實 然而，韋伯望遠鏡的最新影像 讓情況變得更加複雜 它們反駁了這些微小星系 能透過碰撞或擴張成長為更大星系的觀點 韋伯望遠鏡的圖像展示了這些星系 形成完善的螺旋結構和光滑的盤面 與我們今天觀察到的星係別無二致 這與預期的由於碰撞導致的扭曲 和變形星系的情況形成了鮮明的對比 沒有重大的合併 這些微小的星系無法變得比原來大100倍 這顯示他們最初並不小 這項發現挑戰了擴張宇宙理論預測的光學幻覺 表示沒有擴張 因此也沒有大爆炸 韋伯望遠鏡影像中的星系的年齡和分佈 也對大爆炸理論構成了問題 透過使用紅外線濾鏡 韋伯望遠鏡可以捕捉到遙遠星系的顏色 從而讓天文學家估計其中恆星的年齡 根據理論，這些遙遠的星系應該代表大爆炸後 大約4億到5億年的時間 然而，其中一些星系顯示的恆星羣體 超過了10億歲 這與假設大爆炸之前 什麼都不存在的觀點相矛盾 此外，理論家們預期 隨著韋伯望遠鏡深入太空 回溯到更遠的過去 應該觀察到的星系會越來越少 最終沒有星系（即黑暗時代） 然而，圖像揭示了即使在理論上的 大爆炸後僅幾億年 也存在像銀河系這樣大的星系 此外，觀測到的紅移超過10的星系數量 至少比理論家預測的多出10萬倍 在如此短的時間內 形成這麼多大型星係是不太可能的 這對大爆炸理論構成了挑戰 這些發現，再次讓我們對時間這個概念 產生了深刻的質疑 一些科學家提出 時間只是人類為了區分現在和過去的感知 而發明的一種概念 他們認為 時間是由人類的記憶所創造的幻覺 暗示著過去和未來實際上是同時發生的 這種觀點挑戰了時間必須嚴格 向前發展的傳統觀念 有些大坍縮理論的支持者甚至提出 當宇宙停止擴張並開始收縮時 時間可能會逆轉 導致大爆炸觀察到的冷卻和擴張過程逆轉 最終，宇宙會崩潰回到它開始的點 關於大坍縮之後會發生什麼 還有許多不確定性 科學家提出了各種理論 有些人猜測宇宙可能會重新開始 伴隨著另一個大爆炸 而有些人則認為宇宙可能會簡單的停止存在 某些理論提出了宇宙的循環性質 這個過程重複多次 創造了多個宇宙 關於時間方向的這一持續辯論 促使科學家質疑時間的基本性 有些人支持「塊宇宙」概念 認為空間和時間是相互連結的 構成了所謂的時空 根據愛因斯坦相對論所支持的理論 時間和空間是四維結構的一部分 每個事件都在時空中有其位置 這意味著包括過去和未來在內的一切 都在時空中共存 使它們與現在一樣重要 來自麻省理工學院的物理學家 馬克思·泰格馬克試圖解釋這個概念 他提出，現實可以被描述為一個三維空間 時間隨時間展開 或一個四維空間 其中什麼都不改變 如果後者是真的 那麼這意味著任何給定時刻的一切都已經存在 包括過去、現在和未來 在這個觀點中 時間不再是一種流逝的概念 而是一種存在的狀態 然而，我們似乎身處在一種錯覺之中 認為過去已經消失，未來還沒到來 唯有現在纔是實實在在的 這個觀點引領我們感知到變化 並持續更新我們對時間的認知 英國物理學家朱裏安·巴布 一位在時間領域著述豐富的學者 對此有著獨到的見解 他將我們的經歷描繪為一條連續不斷的“現在” 而我們所經歷的 只是我們大腦當下的狀態 他對過去的感知解釋為 大腦從記憶中提取的印象 巴佈在描述時空理論時 將每一個點稱為“普吐尼亞” 代表一個“現在” 他堅信，我們所認知的過去 只是大腦創造的幻覺 當我們深入思考巴布的觀點時 不禁讓我想起了愛因斯坦的時空理論 它在物理學領域引發了一場震撼 科學家現在不斷思索 假如愛因斯坦的理論被證明是錯的 世界將會如何？ 我們是否可以藉助摒棄時空理論 來更好的解讀宇宙? 這將會是一個意義重大的進步 歷史上，科學革命對於推動人類進步 起到了關鍵作用 無數次的天文學和物理學領域的突破 都是起源於對舊有理論的懷疑與不滿 最終促使新理論的誕生 舊理論被淘汰 起初，人們堅信地球是太陽系的中心 這種觀念持續了超過一千年 然而哥白尼提出了日心說 認為地球是圍繞太陽運行的另一個行星 雖然這個觀點在初期遭到了強烈的抵制 但在望遠鏡問世後 日心說得到了證實 牛頓進一步發展了我們對宇宙的理解 他解釋說太陽的引力使行星繞著它運行 牛頓的理論主導了科學思想近三百年 直到1915年愛因斯坦提出了他的廣義相對論 愛因斯坦的新理論 成功地解釋了水星軌道的不一致現象 並在1919年非洲海岸的 在一次日蝕觀測中得到了著名的證實 與牛頓將引力視為一種牽引力不同 愛因斯坦將重力視為空間彎曲的結果 他提出，宇宙中的所有物體 都存在於一個稱為時空的四維結構中 大質量的物體如太陽使這個結構彎曲 導致行星在軌道上遵循這種彎曲 對觀察者來說 這種彎曲表現為牛頓式的引力牽引 愛因斯坦的時空理論 已經佔據主導地位一個多世紀 使其他競爭理論黯然失色 2015年重力波的發現進一步鞏固了它的重要性 然而，就像它的前輩一樣 愛因斯坦的理論可能很快就會面臨挑戰 因為它與物理學中另一個主要理論 ——量子理論產生了衝突 眾所周知，量子世界充滿了特殊性 其中粒子可以同時存在於多個地方 在1930年代 埃爾溫·薛定諤以他的薛丁格的貓思想實驗 生動地闡釋了量子疊加的奇怪本質 實驗涉及一個密封的盒子 裡面有一瓶毒藥 連接著一個由量子測量觸發的錘子 根據量子物理學，直到進行測量之前 粒子同時存在於兩種狀態的疊加中 導致了貓同時既活著又死亡的悖論場景 然而這種量子疊加的途徑 無法與連續平滑的時空織物相調和 法蘭克福高級研究所的理論物理學家 薩賓·霍森菲爾德也承認這場衝突 根據愛因斯坦的時空理論 重力場不能同時出現在兩個地方 它受到物質和能量的影響 受到曲率的限制 然而，量子物理學表明 物質和能量可以同時存在於多種狀態 挑戰了傳統的局域性概念 這就引出了一個問題： 引力場到底在哪裡？ 霍森菲爾德表示 目前還沒有對這個問題的滿意答案 這突顯了將廣義相對論 與量子理論調和的當前挑戰 當試圖合併這兩種理論時 數學上的不一致性就會出現 計算有時會產生大於1甚至無限大的機率 這在物理上沒有意義 因此這兩種理論在數學上是不相容的 物理學家們，就像歷史上的君主尋求聯盟一樣 現在正在尋找統一的量子重力理論 這項努力旨在調和這兩個對立的理論 並在它們之間建立和諧 弦理論是這項探索中最著名的提議之一 通常被認為是離奇的可能性 弦理論提出 微小的振動弦構成了亞原子粒子 如電子和夸克 就像在樂器上彈奏的弦能產生不同的音符一樣 弦理論家認為不同組合的弦創造了各種粒子 這個理論很吸引人 因為它有潛力調和廣義相對論與量子物理學 至少在理論上是這樣 然而，要讓這個理論成立 這些弦必須在11個維度中振動 這比愛因斯坦的時空織物中的4個維度多出7個 目前還沒有實驗證據支持這些額外維度的存在 雖然這是一個有趣的數學概念 但在沒有進行實驗的情況下 我們無法確定它是否準確描述了 我們生活的時空 根據諾丁漢大學的約爾瑪·盧卡的說法 弦理論的限制促使物理學家們尋找替代方法 其中一種是“圈量子重力” 透過圈量子重力 物理學家們挑戰了廣義相對論的一個基本原理 即時空是一個連續平滑的織物 相反，圈量子重力提出時空由交織的環構成 提供了最小尺度的結構 這可以比喻為一塊乍看平滑的布 但仔細觀察會發現一個個縫合的網絡 或類似電腦螢幕上的照片 在放大時有單一像素組成 然而，圈量子重力的挑戰在於 當物理學家說某物很小時 他們指的是極小 這些時空的缺陷 只有在普朗克尺度下才能觀察到 這大約是一億億億分之一米 一立方公分空間的環數量 將超過整個可觀測宇宙中立方厘米的數量 盧卡表示，如果時空變化僅限於普朗克尺度 那麼使用任何粒子加速器 來檢驗這個理論都會是個挑戰 這也將需要一個比歐洲核子研究中心 大型強子對撞機 強約一千萬億倍的粒子加速器 其大小需要與我們的銀河系一樣大 然而，來自英國、法國和香港的一羣物理學家 可能很快就會有一種替代方法來測試這個理論 他們計劃利用含有數十億銫原子的超低溫氣體 這種氣體處於一種稱為玻色愛因斯坦凝聚態 來研究重力是否具有量子特性 同時，宇宙本身提供的另一個場所 用於尋找小型的時空缺陷 從宇宙遙遠地區到達我們的光 已經穿越了數十億光年的時空 儘管每個時空缺陷的影響可以忽略不計 但與多個缺陷的相互作用可能會積累 最終在如此巨大的距離上產生可觀察的效果 過去十年來 天文學家一直在分析來自遙遠伽瑪射線暴的光 以尋找支持圈量子重力的證據 這些宇宙事件發生在巨大恆星 在其生命週期結束時坍塌時 然而，霍森菲爾德指出 這些遙遠爆炸的光譜中 存在無法解釋的系統性畸變 不確定這些畸變是在它們的旅程中發生的 還是與爆炸本身有關 這個問題仍然懸而未絕 為了取得進展 或許有必要超越愛因斯坦提出的時空 是平滑連續織物的概念 根據愛因斯坦 時空就像一個舞臺一樣保持在一個地方 物體在其中移動 即使沒有任何天體，時空仍然存在 然而物理學家勞倫·弗裏德爾、羅伯特·李 和喬治·赫爾米尼克提出了一個與眾不同的觀點 他們認為，時空並不是獨立於其中的物體存在 而是由物體間的相互作用所定義 這個觀點將時空視為量子世界本身的產物 而不是與之分離的東西 儘管這個想法初聽起來可能有些不尋常 但米尼克卻將其描述為解決問題的精確方法 模量時空理論的吸引力在於它有潛力解決 理論物理學中關於局域性的一個長期問題 以及量子物理學中所謂的糾纏現象 物理學家可以設想這樣一個情景 將兩個粒子聚集在一起 並連接它們的量子特性 即使這些粒子相距甚遠 改變其中一個粒子的特性 也會瞬間影響另一個粒子 這違反了相對論的原則 愛因斯坦曾經將這種現象稱為 “遠距離的鬼魅作用” 模量時空理論能夠透過重新定義 分離的概念來適應這種行為 如果時空從量子世界湧現 那麼量子意義上的接近性 就比物理上的接近性更基本 米尼克解釋說，不同的觀察者會根據情境 對距離性有不同的看法 這有點類似我們與他人的關係 我們可能會感覺與遠在天邊的親人更親近 而不是與住在附近的陌生人 霍森費爾德補充說 只要這些非局部連接保持相對較小 就是可接受的 弗裏德爾、李和米尼克已經 在他們的想法上工作了五年 他們相信他們正在逐漸取得進展 米尼克強調他們的保守方法 一步一腳印 但也承認他們研究的誘人和令人興奮的本質 他們的新穎方法專注於 探索受引力影響的量子世界 而不是像LQG（圈量子重力）那樣 對重力進行量子化 就像任何科學理論一樣，它需要測試 團隊目前正在努力將其納入他們的模型 雖然這可能看起來深奧且只與學術界相關 但它有可能對我們的日常生活產生重大影響 我們的存在與時空密切相關 對時空的理解的任何變化 不僅會影響我們對引力的理解 也會影響整個量子理論 霍森菲爾德解釋說 我們所有目前的設備都得益於量子理論 因此更能理解時空的量子結構 會對未來科技產生影響 雖然這些影響可能不會在接下來的 50年甚至100年內顯現 但它們可能在未來200年內變得明顯 霍森菲爾德用一個君主即將結束統治 新繼任者遲遲未到的比喻來形容這種情況 一旦我們確定在各種理論中最有可能的競爭者 理論物理學可能會發生一場革命 天文學家、科學家和物理學家面臨這種情況 必須考慮最佳的行動方案 來應對這些想法和發現 與弦理論和環量子重力並行 還有其他幾種理論架構和想法被提出 以解開時空和引力的奧祕 這些替代理論為宇宙的基本性質 提供了全新的視角 其中一些包括因果動態三角測量、 湧現引力、漸近安全性、量子圖論 和非交換集合 因果動態三角測量是一種量子重力方法 它把時空描繪成如織布般的三角形網絡 這個理論意在透過這種離散的構建塊 來描述時空的湧現 並強調時空內世界的因果結構 湧現引力則挑戰了引力作為基本力的概念 它提出引力是更基本量子相互作用的有效描述 全像原理，一個由弦理論啟發的理論 就是一個展現湧現引力的例子 在這個原理中，一個低維的理論 可以精確描述一個更高維度的時空 漸近安全性則提出引力可能成為 基本層面上的一個安全量子場理論 與傳統預期不同 這個理論顯示即使在極端尺度下 引力仍然保持良好定義和可預測 量子圖論則提出一個理論框架 在這個框架中，時空由圖表表示 圖表中的節點和邊動態地相互作用 產生我們熟悉的時空屬性 這個想法探索了將時空理解為 類似網路的結構的可能性 非交換幾何則挑戰了在最小尺度下 時空座標交換的傳統概念 這個理論顯示時空顯示出非交換性質 可能導致對宇宙之物的根本不同描述 在科學的殿堂裡 兩位傑出的科學家彭羅斯和加來道雄 各自提出了關於這個問題的不同觀點 彭羅斯，一位卓越的物理學家和數學家 他對廣義相對論和黑洞的理解做出了重大貢獻 他的共形循環宇宙論提出 宇宙經歷無限的擴張週期 每個週期以一個大爆炸開始 以大坍縮結束 同時他也引入了引力塌縮 作為黑洞形成機制的概念 揭示了這些天體的複雜動態 而加來道雄在弦理論的發展和普及方面 發揮了關鍵作用 他承認弦理論的重要性 但也認識到了它在實驗驗證方面所面臨的挑戰 他強調了技術進步的必要性 例如更強大的粒子加速器 以測試弦理論的預測與意義 加來道雄對包括環量子引力、湧現引力 和其他可能提供關於時空和引力本質 新見解的理論持開放態度 科學界在交流觀點 和探索多樣化理論的道路上蓬勃發展 隨著研究人員繼續深入探究宇宙的奧祕 關於統一廣義相對論和量子力學的 最有前途的方法的辯論和討論持續存在 每位科學家 都帶來了他們獨特的專業知識和視角 為理論物理學的豐富景觀做出了貢獻 為未來的突破鋪平了道路 彭羅斯提出了一個引人注目的觀點 挑戰了宇宙學界的普遍共識 他認為，那個被廣泛接受的大爆炸理論 可能並非我們宇宙的起源 我所採取的觀點是 我們所認為的宇宙當前圖景 但沒有暴脹 沒有立即發生的暴脹 大爆炸膨脹後 然後加速膨脹 只是一個萬古 我稱之為萬古，AEON 即在一系列這樣的萬古中 這震撼的觀點，無疑地讓我們重新思考 宇宙的本質和我們的存在意義 彭羅斯對大爆炸理論的懷疑 源自於他對宇宙底層原理的深刻理解 並解決一些最令人困惑問題的願望 他堅信，大爆炸理論所面臨的許多悖論 和問題需要一個全新的視角來審視 其中最讓他困擾的問題就是奇點問題 在傳統的大爆炸理論中 宇宙被認為起源於無限密集的點 這個概念充滿了數學和概念上的挑戰 在這樣的奇點上 我們所理解的物理定律會崩潰 彭羅斯一直是大爆炸理論的堅定批評者 他的替代提議 被稱為共行循環宇宙學 提供了一個新視角 共形循環宇宙學 或者我有時稱之為CCC 是一種宇宙學方案 我在2005年左右引進的 大約那時 其中我談論了現在被稱為「萬古」的東西 我們現在的「萬古」從大爆炸開始 宇宙膨脹 然後它進入這個指數級膨脹 這是最近觀察到的 然後永遠持續下去 這個遠程膨脹 在物理上相當於另一次大爆炸 我們的大爆炸是延續 指數級膨脹的遙遠未來的 前一個萬古的， 這個想法是這些萬古永遠持續下去 在兩個方向上 共行循環宇宙理論認為 宇宙經歷了一個永恆的宇宙誕生和死亡的循環 每個循環都由一個類似大爆炸的事件啟動 這個理念直根於彭羅斯的信念 即宇宙不是以奇點開始的 而是無限循環的一部分 在共行循環宇宙學中 我們觀察到的宇宙只是這個序列的一部分 這個序列也包括之前的宇宙和之後未來的宇宙 每個循環都以大爆炸開始 接著是擴張、演化、最終是收縮期 在收縮階段，宇宙繼續演化 星系、恆星和其他宇宙結構逐漸消逝 這個過程最終導致彭羅斯所稱的霍金點 物質轉化為光子和引力子 共行循環宇宙學的一個關鍵方面 是共行變換的概念 這種變換使得在一個循環的結束 和另一個循環的開始之間的邊界變得平滑 消除了傳統大爆炸理論中困擾人們的奇點 透過這種方式，彭羅斯試圖解決奇點問題 並提供宇宙微波背景輻射的另一種解釋 暗示它來自前一個宇宙的霍金點 雖然彭羅斯的理論在數學上是一致的 並解決了宇宙學的問題一些長期存在的問題 但它也面臨一些質疑與批評 一個顯著的批評是關於觀測證據的問題 目前沒有共行循環宇宙學的實證確認 它仍然是一個理論構造 相比之下 大爆炸理論得到了廣泛的觀測資料支持 包括宇宙微波背景輻射和宇宙中星際的分佈 彭羅斯承認沒有共行循環宇宙論的確鑿證據 但強調這是一個正在進行的工作 他指出，諸如宇宙微波背景中 無法解釋的冷點等特定觀測 表明它的理論可能提供有價值的洞見 他認為，隨著科技的進步 和我們對宇宙的理解加深 共行循環宇宙學可能會獲得實驗證據的支持 彭羅斯觀點的另一個關鍵面向是熵的概念 在共行循環宇宙學中 熱力學第二定律機扮演重要作用 這定律指出 在封閉系統中，熵或無序隨時間增加 在宇宙的背景下 這意味著每個循環的熵將高於前一個 彭羅斯認為，這與觀察到的時間箭頭一致 事件始終從低熵狀態向高熵狀態發展 批評者認為，熵的增加可能不足以 解釋宇宙觀察到的時間箭頭 需要進一步探索以完全證實 共行循環宇宙學的這一方面 彭羅斯的觀點挑戰了我們對宇宙的基本理解 他的共行循環宇宙學提供了一個替代視角 解決了大爆炸理論的一些令人困惑的問題 雖然這個理論還需要更多的實證證據來證實 但彭羅斯的探索為 我們提供了一個寶貴的思考方向 讓我們對宇宙有更深的理解與認知 您現在對此有什麼想法 請在評論中告訴我們 感謝您的觀看