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第三十五章 真相

,隨機產生的虛粒子對有可能在湮滅前被黑洞強大的潮汐力分開到足夠遠,當它們分開的距離達到虛粒子的波長,虛粒子就會轉變為實粒子。然而當兩個虛粒子同時轉變成實粒子時,基於能量守恆,它們當中的一個將擁有正能量,另一個將擁有負能量,以保證總能量始終為0。而視界外的正常時空是不允許存在負能的實粒子的,因此,在黑洞視界外產生的必然是正能的實粒子,被黑洞吞噬到視界內的實粒子必然是負能的。黑洞吞噬了負能粒子後,質量隨之減小,視界外的正能實粒子則以輻射的形式逃離黑洞,這種輻射就是“霍金輻射”。在這樣的機制作用下,黑洞會不斷“蒸發”,質量越來越小,溫度將變得越來越高,輻射強度越來越大,最終將在一次劇烈的輻射爆發中灰飛煙滅。這便是黑洞的結局。

無邊界條件理論,是物理學家霍金提出,一種既自洽又自足的無邊界宇宙學。這個理論認為,宇宙的邊界條件就是它沒有邊界,宇宙中的一切在原則上都可以單獨地由物理定律預言出來,而宇宙本身是從無中生有而來的(量子意義上)或者沒有起源(經典意義上)。無邊界條件如果成立,則說明宇宙是自給自足的,這意味著宇宙不需要創世上帝或者不存在第一推動。

霍金使用歐幾里德的量子引力學描述宇宙的起源。在這個模型中,我們所熟悉並能感知到的真實時間(實時間),被一種如空間第四向的虛時間所取代,根據歐幾里德方法論可得,虛時宇宙史是如同地球表面一般的四維球面(但它比地球表面多了兩維)。即歐幾里德時空與地球表面一樣,是一個無盡閉合曲面。而宇宙的奇點,在這個模型中,就相當於地球的南極。因此,正猶如“地球的南極之南,是什麼也沒有”的道理一樣,宇宙的奇點之前,也是什麼也沒有。

共形迴圈宇宙學,是物理學家彭羅斯提出的。該理論認為,宇宙並非只有一次大爆炸,而是在一個個從大爆炸到死亡的“永世”(aeon)中反覆迴圈。所謂“永世”(aeon),就是宇宙從大爆炸創生到下一次大爆炸之間的“生命週期”。大爆炸創生之後,宇宙不會永遠膨脹下去,當宇宙中所有黑洞都透過“霍金輻射”蒸發殆盡,屆時,宇宙中的全部質量均衰變為了輻射(即所有的物質都轉變為了能量),宇宙的狀態看起來就會和大爆炸之時的狀態幾乎一模一樣。而經過一種叫做“共形變換”的數學變換,可以把無窮大的宇宙未來和無窮小的大爆炸奇點連線起來。這樣宇宙就從一個“永世”到下一個“永世”,不斷迴圈下去。

彭羅斯相信,宇宙自始至終都在遵循熱力學第二定律——熵增定律。宇宙在奇點大爆炸之前,是熵值最低的時候。當大爆炸發生後,熵值就開始不斷增大。隨著熵值的增大,宇宙變得越來越不穩定。當宇宙的熵值達到極大值,趨向無窮時,天體開始逐漸毀滅,黑洞不斷壯大吞噬掉一切物質轉化為能量。熵值伴隨著這個過程慢慢減小。到了最後,黑洞蒸發殆盡,整個宇宙變成一個純能量的空間,熵被徹底清零。接著,能量空間坍縮到奇點狀態,新的大爆炸再次發生,新的宇宙開始膨脹演化。

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量子創世理論(antu creation),是宇宙學家維連金提出的。該理論認為,宇宙可以依據量子機制自動誕生。在量子理論中,存在著一個確定的原理,即成對的粒子可以自發地、短暫地從虛無的空間中出現(“量子漲落”現象)。維連金根據這種真空量子漲落現象,提出了一種量子機制,可以從一個沒有時間、沒有空間、也沒有物質的狀態產生一個膨脹的宇宙。(該機制的原理是,利用量子規則,在虛空中製造出有動量的微型氣泡空間,而動量會讓其膨脹至宇宙規模。)所以,維連金認為奇點大爆炸之前是一片虛無,宇宙是從虛無中,由量子漲落產生出來的。)

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