2010年10月4日 星期一

研究人員證實:宇宙大爆炸發生在絕對混沌之中

據美國物理學家組織網9月8日(北京時間)報道,美國西北大學物理學家運用嚴格的數學參數,論證了宇宙在大爆炸及其後的膨脹時期,就已經是高度混亂無序的狀態,而且這種混沌並非相對,而應是絕對的。這項研究報告發表在《數學物理通訊》上。

所謂混沌,原本就是指宇宙未形成之前的混亂狀態,中國及古希臘的哲學家和科學家對於宇宙起源持混沌論,主張宇宙是由混沌之初逐漸形成現今我們看到的、有條不紊的狀態。而西方自然科學家在長期的探討後,逐一發現眾多自然界中的規律,如人們耳熟能詳的萬有引力、杠桿原理、廣義相對論等。這些自然規律都能用單一的數學工具(如公式)加以描述,並可以依據這些公式準確預測物體的行徑。



雖然初步研究沒能表明,宇宙是由初始狀態逐漸聚合為它當前樣子的,但研究人員發現一個可能更有趣的事實,那就是:宇宙誕生這件事本身,就是處於混亂之中的。

7年前,美國西北大學物理學家阿迪爾森·E·莫特猜想,宇宙在大爆炸以及之後的膨脹時期,或已是混沌的狀態。現在,莫特和他的同事認為,這一現象是絕對的且可用數學工具加以檢驗的。

科學家在解釋這份新研究報告時稱,在物理學中,某些事情是絕對的,比如說光速,其相對於任何真空中的參照物而言都是一樣的;其他則是相對的,譬如說救護車鳴笛的音調,其高低取決於聽者所在的位置。但也存在一些問題,譬如說,在廣義相對論範疇下時間本身是相對的,那宇宙究竟是絕對還是相對的?解決這樣的問題要涉及一個物理學長久以來需要確定的因素——系統的演化中“混沌”是絕對的還是相對,即物體不斷以某種規則複製前一階段的運動狀態,而產生了無法預測的隨機效果,這一現象是否為絕對的?

莫特解釋稱,如果混沌是相對的,正如先前的一些研究表明,關於宇宙的問題根本沒有得到回答,因為對不同的參照物而言,結論完全不同,而研究人假設在不同觀測者之間有一個“協議”,在廣義相對論的範疇下,這個“協議”叫做“相對論不變式”。“從技術上講,混沌的指標就是‘相對論不變式’”。而數學上的描述同樣可解釋這一結論:因奇異點(奇異點,指計算步驟表現出函數的不連續或導數不存在特性的點)誘導產生的時間坐標,不受觀測者變換的影響。

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