宇宙大爆炸和暗物质都不存在？新的物理发现，理论又要修改了

-

根据一个应用量子修正项来补充爱因斯坦广义相对论的新模型，宇宙可能永远存在。该模型还可以解释暗物质和暗能量，同时解决多个问题。

据广义相对论估计，宇宙被广泛接受的年龄是138亿年。一开始，所有存在的事物都被认为占据了一个无限密集点，或者说奇点。只有在这一点在“大爆炸”中开始膨胀之后，宇宙才正式开始。

虽然大爆炸奇点是直接不可避免地从广义相对论的数学中产生的，但是一些科学家认为它是有问题的，因为数学只能解释在奇点之后或之前发生的事情。

“大爆炸奇点是广义相对论中最严重的问题，因为物理定律似乎在那里被打破了，”Benha大学的Ahmed Farag Ali和埃及的Zewail科技城告诉科普工作者。

加拿大阿尔伯塔Lethbridge大学的Ali和合著者Saurya Das在一篇发表在《物理学报》上的论文中指出，大爆炸奇点可以通过他们的新模型来解决，在这个新模型中，宇宙没有开始也没有结束。

重新审视旧观念

物理学家们强调，他们的量子修正项不是为了特别消除大爆炸的奇异性而特意应用的。他们的工作是基于理论物理学家DavidBohm的思想，他也因对物理学哲学的贡献而闻名。从20世纪50年代开始，玻姆探索用量子轨道取代经典的测地线（曲面两点之间的最短路径）。

在他们的论文中，阿里和达斯将这些Bohmain轨迹应用于20世纪50年代由印度加尔各答大学的物理学家Amal Kumar Raychaudhuri开发的一个方程。Raychaudhuri拉乔杜里在90年代是该机构的本科生时也是DAS的老师。

利用量子校正的Raychaudhuri方程，Ali和Das导出了量子校正的Friedmann方程，描述了广义相对论背景下宇宙（包括大爆炸）的膨胀和演化。虽然这不是一个真正的量子引力理论，但这个模型包含了来自量子理论和广义相对论的元素。Ali和Das也希望他们的结果能够保持下去，即使当一个完整的量子引力理论被制定出来的时候。

没有奇点也没有暗物质

除了不预测大爆炸奇点外，新模型也不预测“大危机”奇点。

在广义相对论中，宇宙的一个可能的命运是它开始收缩，直到它在一次大的崩溃中崩溃，再次成为一个无限密集的点。

阿里和达斯在他们的论文中解释说，他们的模型避免了奇点，因为经典测地学和Bohmian trajectories 波西米亚轨道之间的关键区别。经典的测地线最终会互相交叉，它们会聚的点是奇点。

与此相反，波希米亚轨道从不相互交叉，因此方程中不会出现奇点。

在宇宙学术语中，科学家解释说这个量子修正可以被认为是宇宙学常数项（不需要暗能量）和辐射项。

这些术语使宇宙保持有限的大小，因此赋予它无限的年龄。这些术语也做出了与当前宇宙常数和宇宙密度观测结果非常一致的预测。

新的重力粒子

用物理术语来说，这个模型把宇宙描述为充满了量子流体。科学家们提出，这种流体可能是由重力子假设的无质量粒子组成的，这些粒子可以调节重力。如果它们存在，引力子被认为在量子引力理论中起着关键作用。

在一篇相关的论文中，DAS和另一位合作者，加拿大麦克马斯特大学的RajatBhaduri进一步证实了这种模式。他们表明，重力子可以在宇宙中所有时期存在的温度下形成玻色-爱因斯坦凝聚体（以爱因斯坦和另一位印度物理学家SatyendranathBose的名字命名）。

受该模型解决大爆炸奇点和解释暗物质和暗能量的潜力驱动，物理学家计划在未来更严格地分析他们的模型。他们未来的工作包括在考虑到小的非均匀和各向异性扰动的情况下重新进行研究，但他们并不期望小的扰动会显著影响结果。

达斯说：“令人满意的是，这种直接的纠正可能同时解决这么多问题。”