宇宙起源的新理论：霍金与赫托格的探索之旅

yezi666 科技生活 2024-08-12 376 0 宇宙起源的新理论霍金与赫托格的探索之旅

在2002年，托马斯·赫托格作为理论物理学的研究生，踏入了斯蒂芬·霍金的办公室，见证了这位物理学巨匠的深刻反思。霍金向赫托格透露，他的畅销书《时间简史》中关于宇宙起源的描述存在缺陷，他希望找到一种新的理论来修正这一观点。

传统的大爆炸理论认为宇宙起源于一个无限密集、高温的状态，但这一理论并未能详细解释大爆炸本身的过程。霍金在《时间简史》中提出的“无边界提议”试图为大爆炸提供一个理想的数学模型，但最终得出的是一个荒凉、不适合生命存在的宇宙。

霍金和赫托格都意识到，多元宇宙理论虽然在理论上引人入胜，却因为无法通过观测来验证而存在根本的缺陷。这些理论没有对我们应该在宇宙中观察到的现象做出具体的预测。

赫托格在比利时长大，由于当地缺乏宇宙学研究，他被推荐到剑桥大学深造。在剑桥，他因出色的学术表现获得了与霍金交流的机会，并最终成为霍金的博士生。两人在对大爆炸的深层问题上的共鸣，促成了一段富有成效的合作关系。

霍金和赫托格开始探索一种新的视角，即从宇宙内部观察者的视角来理解宇宙的起源。他们将量子力学和弦理论作为研究的起点，这一转变带来了对物理定律和宇宙历史的全新理解。

他们发现，当我们追溯到大爆炸的时刻，物理定律并非是固定不变的，宇宙起源的新理论：霍金与赫托格的探索之旅而是开始简化，甚至时间和空间的区别也变得模糊。这种观点挑战了我们对物理定律的传统理解，暗示了它们可能是更深层次涌现属性的一部分。

在量子力学中，观察者并非特指人类，而是任何能够执行观察行为的实体。即使是一个光子也能在量子力学中执行观察行为，将一系列可能的历史转化为具体的现实。

霍金和赫托格提出了全息原理来解释宇宙的起源。他们认为，时间是从宇宙边缘的量子粒子相互作用中涌现出来的属性。他们把宇宙想象成手中拿着一个光盘，这个光盘上刻录了一部电影。光盘的表面是平的，但里面却包含了整部电影的信息。如果你把光盘放在光驱里，光驱读取光盘表面的痕迹，就能播放出完整的电影。这里，光盘的表面就像是一个“全息图”，它记录了电影的全部信息，但本身却是二维的。

现在，让我们把这个想法应用到宇宙上。霍金和赫托格认为，宇宙的边缘，或者说边界，就像那个光盘的表面，它包含了宇宙所有信息的“量子比特”。量子比特是信息的基本单位，就像光盘上的微小痕迹一样。

这些量子比特在宇宙的边缘相互作用，就像光盘上的痕迹被光驱读取一样。但是，与光盘不同的是，这些量子比特的互动产生了时间。你可以把时间想象成光盘播放出的电影——它是从二维的光盘表面涌现出来的三维现象。

宇宙就像是一个巨大的“全息投影”，它的三维结构和时间都是从二维的边缘信息中涌现出来的。这个过程有点像是把一张二维的照片通过全息技术转换成三维的影像，只不过这里的“照片”是宇宙的边缘，而“影像”则是我们所经历的三维宇宙和时间。

这种理论的美妙之处在于，它提供了一种全新的视角来理解宇宙的起源和结构。它告诉我们，宇宙可能比我们想象的要复杂得多，而时间、空间和物质可能是从更基本的、二维的信息中涌现出来的。这就像是我们通过全息图来探索宇宙的“深层代码”，试图理解它是如何从最简单的形式演化成我们今天所看到的复杂宇宙。

当前的物理学界正致力于寻找方法来测试霍金和赫托格的理论。研究者们希望找到这种早期宇宙演化的“化石”，以验证他们的理论。

赫托格认为，霍金的直觉并非凭空而来，而是建立在大量计算和深入思考的基础上。即使在霍金失去写方程的能力后，他依然能够通过直觉和可视化能力，取得重要的理论发现。

赫托格提出了一个推测性的观点：如果物理定律在过去不是确定的、固定的，那么它们也不会是永恒的。这意味着宇宙的终结也可能伴随着物理定律的某种演化。

在霍金逐渐失去使用人工声音的能力时，他和赫托格发展了一种非语言层面的沟通方式，通过面部表情进行交流，共同完成了理论。