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根據(jù)一個應(yīng)用量子修正項來補充愛因斯坦廣義相對論的新模型，宇宙可能永遠(yuǎn)存在。該模型還可以解釋暗物質(zhì)和暗能量，同時解決多個問題。

據(jù)廣義相對論估計，宇宙被廣泛接受的年齡是138億年。一開始，所有存在的事物都被認(rèn)為占據(jù)了一個無限密集點，或者說奇點。只有在這一點在“大爆炸”中開始膨脹之后，宇宙才正式開始。

雖然大爆炸奇點是直接不可避免地從廣義相對論的數(shù)學(xué)中產(chǎn)生的，但是一些科學(xué)家認(rèn)為它是有問題的，因為數(shù)學(xué)只能解釋在奇點之后或之前發(fā)生的事情。

“大爆炸奇點是廣義相對論中最嚴(yán)重的問題，因為物理定律似乎在那里被打破了，”Benha大學(xué)的Ahmed Farag Ali和埃及的Zewail科技城告訴科普工作者。

加拿大阿爾伯塔Lethbridge大學(xué)的Ali和合著者Saurya Das在一篇發(fā)表在《物理學(xué)報》上的論文中指出，大爆炸奇點可以通過他們的新模型來解決，在這個新模型中，宇宙沒有開始也沒有結(jié)束。

重新審視舊觀念

物理學(xué)家們強調(diào)，他們的量子修正項不是為了特別消除大爆炸的奇異性而特意應(yīng)用的。他們的工作是基于理論物理學(xué)家DavidBohm的思想，他也因?qū)ξ锢韺W(xué)哲學(xué)的貢獻(xiàn)而聞名。從20世紀(jì)50年代開始，玻姆探索用量子軌道取代經(jīng)典的測地線（曲面兩點之間的最短路徑）。

在他們的論文中，阿里和達(dá)斯將這些Bohmain軌跡應(yīng)用于20世紀(jì)50年代由印度加爾各答大學(xué)的物理學(xué)家Amal Kumar Raychaudhuri開發(fā)的一個方程。Raychaudhuri拉喬杜里在90年代是該機(jī)構(gòu)的本科生時也是DAS的老師。

利用量子校正的Raychaudhuri方程，Ali和Das導(dǎo)出了量子校正的Friedmann方程，描述了廣義相對論背景下宇宙（包括大爆炸）的膨脹和演化。雖然這不是一個真正的量子引力理論，但這個模型包含了來自量子理論和廣義相對論的元素。Ali和Das也希望他們的結(jié)果能夠保持下去，即使當(dāng)一個完整的量子引力理論被制定出來的時候。

沒有奇點也沒有暗物質(zhì)

除了不預(yù)測大爆炸奇點外，新模型也不預(yù)測“大危機(jī)”奇點。

在廣義相對論中，宇宙的一個可能的命運是它開始收縮，直到它在一次大的崩潰中崩潰，再次成為一個無限密集的點。

阿里和達(dá)斯在他們的論文中解釋說，他們的模型避免了奇點，因為經(jīng)典測地學(xué)和Bohmian trajectories 波西米亞軌道之間的關(guān)鍵區(qū)別。經(jīng)典的測地線最終會互相交叉，它們會聚的點是奇點。

與此相反，波希米亞軌道從不相互交叉，因此方程中不會出現(xiàn)奇點。

在宇宙學(xué)術(shù)語中，科學(xué)家解釋說這個量子修正可以被認(rèn)為是宇宙學(xué)常數(shù)項（不需要暗能量）和輻射項。

這些術(shù)語使宇宙保持有限的大小，因此賦予它無限的年齡。這些術(shù)語也做出了與當(dāng)前宇宙常數(shù)和宇宙密度觀測結(jié)果非常一致的預(yù)測。

新的重力粒子

用物理術(shù)語來說，這個模型把宇宙描述為充滿了量子流體。科學(xué)家們提出，這種流體可能是由重力子假設(shè)的無質(zhì)量粒子組成的，這些粒子可以調(diào)節(jié)重力。如果它們存在，引力子被認(rèn)為在量子引力理論中起著關(guān)鍵作用。

在一篇相關(guān)的論文中，DAS和另一位合作者，加拿大麥克馬斯特大學(xué)的RajatBhaduri進(jìn)一步證實了這種模式。他們表明，重力子可以在宇宙中所有時期存在的溫度下形成玻色-愛因斯坦凝聚體（以愛因斯坦和另一位印度物理學(xué)家SatyendranathBose的名字命名）。

受該模型解決大爆炸奇點和解釋暗物質(zhì)和暗能量的潛力驅(qū)動，物理學(xué)家計劃在未來更嚴(yán)格地分析他們的模型。他們未來的工作包括在考慮到小的非均勻和各向異性擾動的情況下重新進(jìn)行研究，但他們并不期望小的擾動會顯著影響結(jié)果。

達(dá)斯說：“令人滿意的是，這種直接的糾正可能同時解決這么多問題。”