物质波轨迹异常：宇宙或以“大崩塌”终结

         据国外媒体9月26日报道，在宇宙学理论中，宇宙可能以一种可怕的方式结束，其揭示了宇宙中难以捉摸的量子引力。比如，像图2中所描述的情景一样，有一天当你醒来的时候，周围所看到的图像变得模糊，如果这时候碰巧在照镜子，也可发觉出现了可怕的现象，周围的世界开始呈现出颗粒感，就如同一个低像素的图像，只能勉强进行确认。而这时，声音都显得格外的不同，就像一根损坏的电话线所发出扭曲的信号，接着，一切都变成空白。

　　美国麻省理工学院的宇宙学家马克斯特格马克(Max Tegmark)提出了一种新的宇宙终结理论，该理论认为宇宙最终将会以“大崩塌”的方式结束，而该终结模式似乎在逻辑上难以避免。马克斯特格马克通过对宇宙快速膨胀的机制进行研究后发现，膨胀的速率始终保持着一个较为稳定的数值，而如果宇宙膨胀效应中结合了量子力学的解释，宇宙中的信息就会发生另一种变化。宇宙信息的变化，使

得在宇宙终结方式开始之时，就像一个开始运行的且失去记忆功能的计算机。

　　如果“大崩塌”发生的时候，而你还在镜子的面前，你将不可能有足够的时间去观察镜子中的你发生了什么情况，最直接的感受可能就是环境温度的变得冰冷，而由原子组成的物体，包括身体在瞬间被拉长，与跌入黑洞中的情景类似。紧接着，该宇宙终结模式也意味着在大爆炸之后所产生的各种宇宙常数被逐渐丢失。这几乎使得宇宙学家对大崩塌理论中所推演的宇宙终结方式感到有些超出意料范围。

　　因此，对于宇宙学家马克斯特格马克而言，这并不是一个令人毛骨悚然的末日理论，马克斯特格马克认为这个解释有助于今后的研究工作，是一个有用的焦点理论，特别是其中涉及的量子引力论，其将广义相对论与量子力学结合，衍生出在宇宙学家眼中是令其垂涎的理论。据马克斯特格马克介绍：“在过去，虽然这项研究所得出的宇宙终结方式面临艰巨的挑战，但是该理论也被证明是非常有用的，这就是我对大崩塌理论的看法。”

　　奇怪的理论总和当前普适的观点相左，就像一个刺头存在于我们的身边。我们希望通过学习来从现有的理论中推演出一些有价值的线索，以方便我们继续寻求对宇宙空间性质的了解。马克斯特格马克并没有使用该理论深入阐明宇宙在量子引力论指导下如何进行终结，相反，他指出在量子引力论的框架下，可能导致宇宙出现这种终结方式，并且更重要的是，我们可以通过该理论来解释或者假设宇宙中令人费解的神秘属性。

　　根据量子力学理论，宇宙每一个粒子以及每一种场都伴随着一种波，而这些波中所含有的信息可以告诉我们一切隐藏的奥秘，并且能反映出粒子和场的性质。我们可以预测这些伴随着粒子和场运动的波当前是处于何种状态，以及推测出在未来的任何时间内处于一种什么状态。以

此类推，如果我们能记录宇宙中所有的波现在处于何种状态，并且在未来给定的时间点上又处于何种状态，我们就可以通过这个来描述整个宇宙中任何信息。马克斯特格马克目前正在研究随着宇宙的膨胀，这些信息会发生怎样的变化。

　　如果我们要从量子引力论来推演随着宇宙的膨胀，宇宙在未来会发生什么事件，最重要的就是把握“空”的空间中的信息，以及随着膨胀效应随之而来的变化情况。我们从广义相对论中了解到，时空是可以被扭曲的，并且能推测出时空扭曲所处的影响状态，以及在特殊的时空中扭曲的方式。

　　有一种方法可以用于想象宇宙的状态演化，可将宇宙想象成由无数个仅有普朗克尺度的“细胞”构成，这就如同在图像中由一个个像素所构成的一样。将宇宙想象成由最小的尺度构成是非常有意义的，这也是“可视化”想象的方式之一。一些宇宙物理学家认为：还可以用一比特的信息来描述每个普朗克尺度“细胞”的状态，虽然最后精确的数量还需要处于辩论之中。这儿问题就出现了，当我们推断这些普朗克尺度的“细胞”演化了数十亿年之后，这时宇宙在膨胀效应的作用下也会变得更大。

　　一种选择是在理论上添加所需的量子空间，并能将所有的普朗克尺度的“细胞”包含其中，这样就带来了新的信息，足以描述其是否以及如何变形弯曲。但是，我们推演到这里就出现了违背现有理论的情况。在量子力学中，有一个关键的原理，即一个系统中信息的数量是始终保持不变的，而带来的新信息明显不符合这个理论。更重要的是，在通过对预测进行分解的推演中，这些“凭空”出现的额外信息意味着我们不可能从已知的理论中来预测未来的宇宙状态。

　　另一种选择便是脱离量子力学的框架，并接受添加的量子空间所带来的新的信息。然后，我们使用对应数量的比特数来描述空间体积增加所增加的信息。因此，如果量子空间的数量增加一

倍，唯一的选择便是在用于描述空间比特数的立方厘米大小的空间中，所对应的比特信息减为一半。该理论所要表述的情况是：在以前没有能比一个普朗克尺度还要小的变化，而现在放大到在两个普朗克尺度上不存在任何变化，随着宇宙膨胀效应所带来的影响，在三个或者更多的普朗克尺度上存在不同，也就是说，这取决于宇宙的膨胀速率。最终，这些影响将影响到我们现在所有的物理定律。

　　在空间连续的假设下，不同能量光子只能以相同的速率进行运动。如果前文中假设的普朗克尺度的“细胞”变得足够的大，我们就可能开始注意到波长很短的光子移动的速率要明显慢于波长较长的光子。如果普朗克尺度的“细胞”变得更大，后果将不堪设想，由物质粒子运动中所伴随的波的轨迹就会出现倾斜，这将改变原子核中粒子的能量，最后，正常稳定的原子核就会土崩瓦解，这就是从量子引力论所推演出关于宇宙以“大崩塌”终结的模式。

　　而这可怕的未来是否需要等待?宇宙学家马克斯特格马克认为：也许不需要。在一个膨胀宇宙的有限的一生中，伴随着恒星、星系以及行星的诞生，如果我们假设一个极快的速率推演，目前被广泛接受的加速膨胀理论，我们有可能距离大崩塌仅有数十亿年的时间。在这种情况下，空间的粒度已经变得足够大，足以影响到宇宙伽马射线爆发中不同波长光子抵达地球的时间。

　　美国加州大学伯克利分校和加州大学戴维斯分校的科学家拉斐尔(Raphael Bousso)与安德烈亚斯阿尔布雷希(Andreas Albrecht)认为宇宙以“大崩塌”进行结束可能并不正确，仅是一种假说。而马克斯特格马克希望一个完整的量子引力论，足以描述普朗克尺度空间上最小的空间信息以及相关的行为特征，这可能会避免“大崩塌”的出现。