们观测到
非常不同
宇宙
某种态。
们是否应该转去应用人择原理以求解释呢?难道所有这
切仅仅是因为好运气?看来,这只是无望
遁词,是对
们理解宇宙内在秩序
所有希望
否定。
为预言宇宙应该是如何开始
,人们需要在时间开端处有效
定律。罗杰·彭罗斯和
证明
奇点定理指出,如果广义相对论
经典理论是正确
,则时间
开端是具有无限密度和无限空间——时间曲率
点,在这
点上所有已知
科学定律都失效。人们可以设想存在在奇点处成立
新定律,但是在如此不守规矩
点处,甚至连表述这样
定律都是非常困难
,而且从观察中
们没有得到关于这些定律应是什
样子
任何提示。然而,奇点定理真正表明
是,该处引力场变得如此之强,以至于量子引力效应变得重要:经典理论不再能很好地描述宇宙。所以,人们必须用量子引力论去讨论宇宙
极早期阶段。
们将会看到,在量子力学中,通常
科学定律有可能在任何地方都有效,包括时间开端这
点在内:不必针对奇点提出新
定律,因为在量子理论中不须有任何奇点。
们仍然没有
套完整而协调
理论,它将量子力学和引力结合在
起。然而,
们相当清楚这样
套统
理论所应该具有
某些特征。其中
个就是它必须和费因曼提出
按照对历史求和
量子力学表述相
致。在这种方法里,
个粒子不像在经典理论中那样,不仅只有
个历史。相反
,它被认为是通过空间——时间里
每
可能
路径,每
条途径有
对相关
数,
个代表波
幅度,另
个代表它
相位。粒子通过
指定点
概率是将通过此点
所有可能途径
波迭加而求得。然而,当人们实际去进行这些求和时,就遇到
严重
技术问题。回避这个问题
唯
独特
方法是:你必须不是对发生在你
经验
“实”
时间内
,而是对发生在所谓“虚”
时间内
粒子
途径
波进行求和。虚时间可能听起来像科学幻想,但事实上,它是定义得很好
数学概念。如果你取任何平常
(或“实
”)数和它自己相乘,结果是
个正数。(例如2乘2是4,但-2乘-2也是这
多)。然而,有
种特别
数(叫虚数),当它们自乘时得到负数。(在这儿
虚数单位叫做i,它自乘时得-1,2i自乘得-4,等等。)
人们可以用下面办法来图解实数和虚数:实数可以用
根从左至右
线来代表,中间是零点,像-1,-2等负数在左面,而像1,2等正数在右面。而虚数由书页上
根上下
线来代表,i,Zi在中点以上,而-i,-2i在中点以下。这样,在某种意义上可以说,虚数和实数夹
直角。
图8.1
人们必须利用虚时间,以避免在进行费因曼对历史求和技术上
困难。也就是为
计算
目
人们必须用虚数而不是用实数来测量时间。这对时空有
有趣
效应:时间和空间
区别完全消失。事件具有虚值时间坐标
时空被称为欧几里德型
,它是采用建立
二维面几何
希腊人欧几里德
名字命名
。
们现在称之为欧几里德时空
东西除
是四维而不是二维以外,其余
和它非常相似。
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