親子觀星會

宇宙真的诞生自宇宙大爆炸吗 ??

==
小朋友問我有關大霹靂的問題，該怎麼回答？
我家小朋友目前小三﹝不是犀利人妻那小三﹞，
他最近看DISCOVERY的節目還有學校圖書館的書，
然後跑來問我兩個問題。

1、學校的書上說大霹靂爆發時最初的那個時間﹝蒲朗克時間﹞開始之後極短時間內，
      物質爆發擴張的速度是超越光速的，隨即開始減緩。
      可是我又跟他說沒有物質可以超越光速。
      
      我記得上次看宇宙有道理的某一集中有提到爆炸初期擴張速度依然沒有超越光速，
      但是我忘記是怎麼樣的擴張以致於仍能遵守這個定律。
      
      我自己根本也搞不清楚這些理論，大霹靂最初期那個短暫時間到底有沒有超越光速？
      這問題該怎樣跟小朋友回答？

2、DISCOVERY節目中說我們的宇宙物質大致是均勻的泡沫網狀結構分布，
      但是小朋友跟我如果大霹靂爆炸後物質都是向外爆炸，
      而且每個物體都互相遠離﹝他看到節目中科學家用來說明大霹靂的氣球﹞
      那宇宙現在物質分佈狀態應該是中空的球體，物質都在外圍，中心物質應該都噴到外面。
      我想了想，這樣說好像也對，這問題又該怎樣回答他？
      

http://www.youtube.com/watch?v=wPDrzyXbrDc&feature=fvsr

太神了
你小朋友震撼了霹靂說耶(以邏輯辯證邏輯)
也許他也能想出合理的新推論 O0



個人看法既然只是推理那(與真實不衝突)想像力可以使上力嗎 ;D
老祖先有趣的回應也蠻可愛 ;D
火山是大地在生氣 8)

等待他找出答案告訴你

刚看到这问题很有趣，正在思考中 ;D
今天工作比较忙，一时间想不出来。

大哉問

1、學校的書上說大霹靂爆發時最初的那個時間﹝蒲朗克時間﹞開始之後極短時間內，
      物質爆發擴張的速度是超越光速的，隨即開始減緩。
      可是我又跟他說沒有物質可以超越光速。
      => 一開始 "光" 得速度還沒出來 , 那時原子都沒誕生 ..
 
讓加來道雄博士告訴你吧 ..

2、DISCOVERY節目中說我們的宇宙物質大致分是均勻的泡沫網狀結構分布，
      但是小朋友跟我如果大霹靂爆炸後物質都是向外爆炸，
      而且每個物體都互相遠離﹝他看到節目中科學家用來說明大霹靂的氣球﹞
      那宇宙現在物質分佈狀態應該是中空的球體，物質都在外圍，中心物質應該都噴到外面。
      我想了想，這樣說好像也對，這問題又該怎樣回答他？
=> disocvery  霍金宇宙  播過
就是 如果一開始所有珠子是平衡的 就會一直平衡 , 但宇宙不是完美的
但是 如果拿起一顆珠子  後 會變化 ,
 會變的部份靠近部份分離沒有地方會變更空 , 應該說重力會有影響 ..
另外 大霹靂目前影片說法是 pure energy 轉成物質 變物質後往外擴 , 至於何為中心點
  我就不知道了 
 
讓霍金告訴你吧


===
 雖然我還是不懂 ..

因為科學家看到 120億光年遠地方 就說是宇宙剛誕生的10年的狀態 , 目前望遠鏡的能力好像還沒看到 宇宙年齡的 137億光年 ,
但是 望遠鏡如果那天看到 > 140 億光年會是 虛無嗎 ? 
太深了 ..

我很少跟小朋友這樣子說，如果每次都這樣說，他以後可能就不會再提出問題了。
只不過每次都要忙著找答案挺累的，幸好我時間很多。




傷腦筋！
還是不知道到底那個時候到底有沒有超越光速？

另外上面霍金的世界圖片的那個網狀結構看起來可以理解，
可是小朋友認為爆炸後東西都是向外飛散，爆炸中心應該東西最少，
所以物質應該都在外面球體的薄膜上，像氣球一樣。

如果像科學家用氣球或是炸藥爆炸來看，小鬼頭說的好像是對的。
為何會有圖片中均勻的鋼珠那個情況先出現？
應該一開始就不均勻了。

這種深奧的問題真的很難回答小朋友，自己都搞不懂了，實在無法按步驟解釋。

大爆炸並沒有一個特定的中心點，可以把宇宙的膨脹想像是氣球“表面”的膨脹，膨脹時“表面”的每一點都是中心點。所謂的把宇宙膨脹比喻成膨脹中的氣球是以氣球表面來比喻，而不是指包含氣球裡面的空間的整顆氣球。

+100000

不知道你有沒有科學人2005年4月號〈你也誤會了大霹靂？〉

關於問題1
狹義相對論 說沒有東西 可以移動的比光速快
但是宇宙膨脹 "是空間的本身的膨脹" 並不是星系本身在移動
所以這沒有違反相對論
問題1的重點是 "空間本身的膨脹 不是物體的移動速度快於光速"

關於問題2

有一個一定要知道的觀念就是"宇宙膨脹並沒有所謂的中心 是到處都在膨脹"
 既然是到處都在膨脹 就不會形成他說的 中間是中空的 所有物質都在外面的情況

这问题我是这样看的。宇宙是空心还是不空心，问题要怎样证明。

任何东西的速度不超于光速，那星星的速度也不超于光速，我们现在能看到许多年前的星星。那从看星星或许便能推算时间上的方面了。然后，宇宙起码也是由星星组成吧，要是知道星星的分布，宇宙的中间部份是有星星还是没有，那么也就能知道宇宙是空心不空心了。以上倆点，可以得知宇宙时间上和分布上的事。

如果只是按个人想像力来看。那么我觉得，我听说宇宙是一直都在暴炸中，那没有空心的，因为原点都在生成东西发出来，使整个宇宙都充满星星，没有空心的地方。

望遠鏡如果哪天看到了140億光年遠的天體 有幾種可能
1.宇宙的年齡被後來的科學家修正了 比目前的137億年老
2.如果宇宙年齡真的如目前科學家說的137億年 那要看到140億光年遠的天體 請耐心等上3億年吧,因為140億光年遠的天體發出的光 還沒到地球哩!

google find

你也誤會了大霹靂？譯者╱林世昀
http://edba.ncl.edu.tw/sa/read.asp?docsn=2005042296&readtype=ch

OTHERS
http://translate.google.com.tw/translate?hl=zh-TW&langpair=en%7Czh-TW&u=http://www.scientificamerican.com/article.cfm%3Fid%3Dmisconceptions-about-the-2005-03

http://translate.google.com.tw/translate?hl=zh-TW&langpair=en%7Czh-TW&u=http://angryastronomer.blogspot.com/2006/07/big-bang-common-misconceptions.html

http://translate.google.com.tw/translate?hl=zh-TW&langpair=en%7Czh-TW&u=http://space.mit.edu/~kcooksey/teaching/AY5/MisconceptionsabouttheBigBang_ScientificAmerican.pdf

宇宙大爆炸的誤解- 澳大利亞國立大學- 研究學院
http://translate.google.com.tw/translate?hl=zh-TW&langpair=en%7Czh-TW&u=http://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/LineweaverDavisSciAm.pdf


我不是修物理 , 所以 給專家去解釋   google 到的資料是真或假, 我也不知道
,  提供參考用 .
我本科是 電腦 ..

嗯~*
了解！

那麼科學家應該用發酵中的饅頭或是麵包來做解說，而不該用氣球，用氣球一定會讓人產生誤解。
如果用剛加了發粉的麵粉團來形容那麼就更貼近這種空間的膨脹現象了﹝我每個月都有自己做饅頭兩三次左右﹞，
因為麵粉團內部的氣泡網與膨脹方式比較能夠形容空間的整體膨脹。

如果這樣解說可以，我回家就跟小朋友這樣比喻。

引述一段"天文咖啡館(1999/6, pp.195, Sten Odenwald)"的回覆

...這並不是有關物質運行得比光還快的問題，而是空間中許多不同地點之間的距離增加得比光還快...
...膨脹中的空間是一個在狹義相對論看不到的新觀點，只有廣義相對論能提供這種觀念。

其實我也不太懂，但這是專家Odenwald(NASA高達德太空飛行中心的天文物理學家與首席科學家）的回覆，等eagleeagle的公子長大將來再解釋得更淺顯給我們聽好了。 :)

嗯！柏賢的回覆總叫人放心。 :)

您過獎了 ;D
另外我的回答跟所有人一樣都可能會犯些錯誤
如果各位鄉親有看到的話 請多多指教

我SETI終於有3百萬了.....

柏賢你的意思是說

宇宙膨脹

就好像小孩子一出生到長大的過程

體積變大，但五臟六腑依然俱全的意思嗎？

我看到現在也像是這個意思。
也就是整個空間也被重力壓縮在大霹靂爆發的那個小點裡面，
大霹靂爆炸時被壓縮的空間也開始擴張。

但是我還是不能理解空間為何也能壓縮這種東西。
我今天下午五點時跟小朋友說空間膨脹，
但是他也是跟我一樣不能理解。

我這種沒概念的人只能理解絕對空間，很難明白相對論下的空間概念。


以前以為只是物質被壓縮於無限小的一個點，然後爆炸，
現在才知道是連整個宇宙的空間都被壓縮在裡面。

恭喜你阿
比我還厲害 我才204萬而已
另外不知道您的seti@home 帳號是?

空間不是被壓縮
宇宙膨脹是"空間一直冒出來"
讓星系之間彼此遠離

而且那個空間一直冒出來是沒有所謂的中心的
宇宙中每個地方都是如此

而空間冒出來 讓遙遠的星系遠離我們的速度比光速還快沒有違反相對論
因為那不是星系本身的運動
而是他們跟我們的距離太遙遠了 兩者之間的空間膨脹速度比光速還快造成的

一個小孩子問的問題，讓一堆大人重新思考一遍

本日最有價值的提問

完蛋了！
這更難想像。

我還是照例給小朋友答案、概念就好，
理論的深奧與方程式讓他以後自己去追求。

我也迷糊了....

是像在泡泡水中吹氣

泡泡一直冒出來的道理嗎?

還是像細胞增生的道理

有沒有辦法比喻

宇宙膨脹是空間擴張造成的，是很獨特的現象，不容易用我們生活周遭看到的現象來比喻！

但是空間擴張，物質沒有跟著變大，相對之下，可以想成〝東西逐漸在變小〞，
那麼比方說 ... 我跟你兩個人原本站在相隔〝十步〞的距離，
然後我們站的地方不變，但我們都同步的慢慢在變小，此時我們互看對方，會發現距離怎麼〝越變越遠〞，
原本十步距離，因為人變小了，要多跨幾步才到，越變越小，就要再多跨幾步，

但是反過來看回來，我們都沒變小，位置也沒移動，只是空間擴張的結果！

這樣的形容大家想像一下就會體會空間擴張的現象   ;)

突然間, 頭上冒出一個燈泡!!

建議各位從物質不滅去思考...

這好像更難懂了....
假設物質不滅, 拿再大霹靂那一瞬間那個東西有多重多大ㄚ ?
如果太重又不大, 那不就是一個大黑洞? 根本就不會有東西跑出來 ?
怎麼會有大爆炸 ?

慘了, 我可能連小三都不如.....>_<

這兩個問題我也想過"我給自己的答案很----簡單"
1.在奇異點(是指我們完全未知的一點,其實"祂(?)"也不是一個我們目前概念中的"點")
   (宇宙"初期"的普朗克時間,這是"時間與空間"剛形成的初始概念)------目前所有定律是失效的!
   (現今(?)存在(?)的黑洞中也是如此!)


2.所謂的"球體或中心"的概念是來自我們可理解的"三維"(三度空間),而宇宙的初始狀態
  是幾維或是不是"維"都不知道,宇宙也是到一定的時間後才成為透明的.
   因此用三維的概念(球體,中心)去解釋,"解釋的本身的基點"就會有很大的問題.

我自己先有1.2.的概念後,再去看科學家的說明,就有撥雲見日的感覺.....

eagleeagle大您的小孩很棒!!!有機會想認他!
不過請轉告天文的東東,多是"沒有正確答案"!科學家生前也不大有得諾貝爾獎的機會!
一個從小我看大的孩子,保送台大醫科不讀,去讀天文物理,現在30了........
也沒再走學術了,.................

鄉親記得看!

宇宙有道理 ：太陽系
05-07(六) 02:00~03:00 
宇宙有道理 ：太陽系
05-08(日) 08:00~09:00 
宇宙有道理 ：行星
05-10(二) 19:00~20:00 

假設你是一隻螞蟻，只有前後左右的觀念，沒有上下的觀念(你是一隻二維世界的生物)你住在一個正在膨脹的氣球表面，你會發現氣球上的每一隻螞蟻都在遠離你，而且你好像是這個二維膨脹空間的中心，但實際上你不是，膨脹中心在氣球內部，也就是你的下方，不過你指不出這一點在哪裡，因為你是二維的生物，你不懂上方與下方在哪裡

我們就是活在不知是幾度空間裡的三度空間動物，不小心發現我們的宇宙正在膨脹，但是無法理解膨脹中心在哪哩，因為我們嚐試以手指指出這一點，當然徒勞無功(所以為什麼天文物理學家總是被老百姓當怪物，因為他們可以用很不同的方式理解宇宙的結構)

經典............ ;D

https://www.cnbeta.com/articles/tech/760509.htm

理论学家指出，暗能量的效果可以通过向爱因斯坦的引力公式中加入一个宇宙常量来解释。但这种解释要想说得通，这个宇宙常量必须是一个非常小的特定数值才行，相当于10的123次方分之一。如何解释这个数值，是当今理论物理学家面临的最大挑战之一。

第二个问题与塑造宇宙的另一个关键数字有关，还牵涉到星系和星系群等结构的形成。我们知道，早期宇宙中密度的分布虽然较为平均，但也存在一些细微的波动，构成了如今我们见到的种种宇宙结构的雏形。这些波动必须有特定的强度和形状，才能与如今的观测结果相符。要弄清早期宇宙中的这些细微波动是如何形成的、并解释它们的强度和形状，无疑是宇宙学界的另一大未解之谜。

在传统宇宙学中，宇宙常数的数值、以及初始波动的强度被视作两个无关的数字。毕竟一个涉及到宇宙的开端，另一个则关系到宇宙的尾声，两者相差140亿年。不仅如此，标准宇宙学并未从基本法则的角度解释这两个数字。传统宇宙模型完全没有提到宇宙常数的数值，即使做了预测，结果也完全不合理。至于初始波动的强度，最流行的做法是通过一类描述宇宙早期快速膨胀的模型进行解释。但这些模型的问题在于，人们可以按自己的意思来设计模型、从而取得任何想要的结果，因此完全无法进行准确预测。

理论物理学家、宇宙学家萨努·帕德马纳班（Thanu Padmanabhan）近日与女儿汉莎·帕德马纳班（Hamsa Padmanabhan）、以及苏黎世联邦理工学院的托马拉·费罗（Tomalla Fellow）一起，将这两个数字与“宇宙发生说”（cosmogenesis）联系到了一起，并对它们的具体数值做了解释。他们在论文中解释道，宇宙常数的存在、以及它极其微小的数值，可以被视作宇宙时空所含信息内容的直接结果。另外，他们的分析还得出了早期宇宙中微弱波动强度和形状的正确数值。

宇宙大爆炸大概算是标准宇宙学最著名的元素之一，但并不讨科学家的欢心。因为爱因斯坦公式中描述的宇宙标准模型在大爆炸所提供的条件下无法成立。宇宙大爆炸认为，宇宙的密度和温度曾达到过无限高，即物理学家所说的“奇点”状态。

但如果根本没有奇点呢？从上世纪60年代起，物理学家就一直试图在描述宇宙时绕开宇宙大爆炸，想要将引力理论和量子理论统一起来、建立所谓的量子引力理论。物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）和布莱斯·德维特（Bryce deWitt）率先对这种想法加以应用，提出了宇宙“预几何相”假说（pre-geometric phase），认为从某种暂时还未知的结构中、尚未演变出时间和空间的概念。在此之后，物理学家对量子宇宙学展开了进一步研究，试图用量子的语言描述一个简单的宇宙模型。近几十年来，科学家们提出了几种有所不同、但又相互联系的宇宙“预几何相”概念。这些模型的共同点是，都认为经典宇宙不曾经历“奇点”，而是从预几何相直接过渡到了爱因斯坦公式所描述的时空状态。构建这样一种模型的困难之处在于，我们目前的量子引力理论还不够完整，因此无法详细描述宇宙的预几何相模型。

为解决这个技术难关，帕德马纳班等人引入了“宇宙信息”（cosmic information）的概念。近年来，越来越多的科学家认为，信息应当在物理学的描述中扮演了重要角色。这一概念是在科学家试图将量子理论与引力理论相结合的过程中逐渐兴起的。在一部分这样的模型中，还出现了“全息”的概念，即某块区域内部的信息内容可能与边缘处的信息内容有关。但不幸的是，对这些信息的数学描述在不同情境下也有所不同，且科学家尚未找到适用于所有情况的统一理论。因此，为把信息的概念应用到整个宇宙，我们首先要为它找到一个在物理上合情合理的解释。

我们对宇宙信息的定义可以通过打比方来说明。当一块冰融化成水时，会经历从固态到液态的过渡。这个过渡的实际过程可能非常复杂，但这块冰里的原子总数和水中的原子总数完全相同。这个数字就代表着该系统的自由度，在过渡过程中始终保持不变。宇宙诞生所经历的过渡也可能类似于这个过程，也可以由一个特殊数字来描述。这个特殊数字能够将预几何相宇宙的自由度与经典时空的自由度联系起来。科学家把这个数字命名为“CosmIn”。利用CosmIn，我们就可以把宇宙的两种相联系起来了，同时还能避开完整的量子引力模型带来的种种复杂问题。

作为一个物理上可观察的数字，CosmIn必须是有限数。事实上，如果不考虑奇点，所有物理量都应该是有限的。此外，帕德马纳班等人还证明，只有当宇宙在较晚期才开始加速扩张时，CosmIn才会是有限数。而这恰恰是我们如今观测到的情况。这种联系不仅说明宇宙常数的存在有着重要原因，还提供了一种计算其数值的方法——前提是我们知道CosmIn的值是多少。

CosmIn在宇宙预几何相或量子引力相的值可以由几种量子引力模型反复得出的结果确定。结果发现，从量子引力相转移到经典相的总信息量必须与一个简单的数字相等：4π，仅相当于一个半径为一单位的球体表面积。这等同于一个半径为一单位的球体的每单位表面积上都分布有一单位信息。利用这一事实，我们就可以把宇宙常数的数值与宇宙从量子引力相过渡到经典相的能量标度联系起来。

而这一过渡能量标度又能与宇宙的第二大谜团联系起来，即后来演变为现代星系和星系团的早期宇宙微弱波动的强度。为计算这些波动的规模，最普遍的做法是利用宇宙的暴涨模型。该模型认为，早期宇宙曾经历过一段规模巨大、速度极快的膨胀期。但此类暴涨模型有许多，且形状和规模都不尽相同，可以通过刻意设计、计算出任何想要的值。值得注意的是，这种原始波动的形状最初由爱德华·罗伯特·哈里森（Edward Robert Harrison）和雅科夫·泽尔多维奇（Yakov B。 Zeldovich）于1970年分别独立计算得出，故得名“哈里森-泽尔多维奇谱”（Harrison-Zeldovich spectrum）。但很多人并未意识到，哈里森早在后人提出暴涨模型的十几年前就得出了这一结果！

帕德马纳班等人的模型可以将宇宙常数的数值和原始波动的规模这两个重要数字与预几何相宇宙过渡为如今的经典宇宙的能量标度联系起来。选对了合适的能量标度后，帕德马纳班等人就可以算出与这两个物理量观测值相符的值。这样一来，宇宙常数、原始波动的强度、以及CosmIn的值之间就建立起了代数联系。这个关系也可以倒过来看，可以利用两个宇宙参数的观测值验证CosmIn是否真的为4π。事实证明，这套理论非常经得起考验。从观测结果推出的CosmIn的确等于4π，误差仅为1千分之一。

两个看似无关的宇宙参数结合起来，竟能得到如此简单的一个数值，实在令人讶异不已。传统宇宙学肯定会认为这不过是数字上的巧合而已。但帕德马纳班等人认为，这揭示了宇宙的一个深藏不露、又格外美丽的真相。

这应该是科学家首次尝试将宇宙常数与早期宇宙波动的强度联系在一起，也是首次通过参数不可调整的模型推断出这两个数字，并将二者与经典宇宙诞生时的能量标度联系起来。

此外，这些理论都与量子引力的大框架相契合。尽管科学家对量子引力的研究已将近50年之久，但仍未建立起完整理论。而帕德马纳班模型的优势在于，不需要详细的量子引力理论也可以说得通。但该模型也提供了两条有关量子引力和时空结构的重要线索：首先，时空应被视作由显微级别的自由度构成，就像物质由原子构成一样；其次，正确的宇宙起源理论应当包括宇宙从预几何相向经典相的过渡。

这些线索还可以解答一个关键问题：为何理论学家历经数十年的研究、仍无法将引力理论与量子理论合并起来。要解释这一点，可以再打一个比方：我们知道流体力学是一套自洽的物理理论，可以用一系列公式来表达。如果以这些公式为基础，把量子理论法则套用到上面，我们就会发现一些有趣的新现象，如声子（用来描述晶格振动的一种能量量子）和它们之间的相互作用等等。但利用这种方法，我们将永远也弄不清楚物质的量子结构。

有证据显示，从这个角度来看，描述引力的公式与描述流体力学的公式颇为相似。换句话说，用量子理论重新阐释引力公式就类似于用量子理论阐释流体力学公式。但我们尚未从这一角度弄清时空的量子本质，而帕德马纳班等人相信，这也许就是科学家们试图统一引力理论与量子理论、然而数十年来屡屡失败的原因。

相反，我们需要重新审视引力的本质，透过它来分析时空的微观结构。物理学家路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）正是借助这一方法，发现物质需由离散自由度（即原子）构成，才能满足各种热现象的要求。玻尔兹曼的意思是，只要某物能发热，就必须由微观自由度构成。

而时空也可以拥有温度，因此对特定观察者而言，也可以是“热的”。这一理论最初由雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）和霍金针对黑洞这一特殊情境提出。不久之后，到了上世纪70年代中期，比尔·昂鲁（Bill Unruh）和保罗·戴维斯（Paul Davies）的研究显示，这其实是时空的普遍特征。如果把玻尔兹曼的理论与这一事实相结合，就能得出结论：时空一定具有内部自由度，就像物质内部由原子构成一样。近年来，有越来越多的理论证据为这一结论提供支持。这一现象将成为我们弄清时空微观结构的关键，很快便帮助科学家得出了三个重要结论。

首先，一片时空区域的演变过程可以用区域内部和边缘处的自由度（或信息内容）来描述；其次，当能量等级为零时，引力不会发生任何变化。在爱因斯坦的理论体系中，引力会对绝对能量做出反应，导致宇宙常数完全不可能被计算出来。但如果以信息内容为基础，就不会遇到这个问题了；第三，这种从信息出发的思考方式说明，我们不应该用爱因斯坦等式的某个特定解法来描述宇宙的演变。相反，有另外一套公式可以更精准地描述时空的量子自由度，爱因斯坦的这些公式还不够精确，只是处在一个合适的限度内。

这套理论已经通过CosmIn模型得到了验证，并让我们对宇宙有了另一种全新的、生动的认识。宇宙就像一大块冰，其中有一小点热源。热源周围的冰会逐渐融化，在冰块中生成一块由水构成的区域。而这块区域还会不断扩大，直到达到局部热力学均衡状态。放在大尺度上来看，由于这块冰是从内到外加热的，靠近其边缘处的分子尚未达到均衡状态。真正的宇宙与这个比喻极为相似。充满水的区域可类比为爱因斯坦理论中描述的可观测宇宙，周围环绕着由目前尚不了解的量子引力理论描述的预几何相宇宙（可类比为冰）。宇宙大爆炸的概念完全被抹去了，取而代之的是在边界处从一种相向另一种相的过渡。这样一来，宇宙早期的“暴涨期”也没有了存在的必要。

这个框架简单而雅致，因为它可以用一个简单的参数来描述：即早期宇宙从预几何相向爱因斯坦几何相过渡的能量标度。这不同于标准暴涨模型，不包含任何未经检验的物理原理。帕德马纳班等人唯一所做的推断是，宇宙的信息内容应当等于4π，即一个单位球体的表面积。

这项研究为未来的研究工作提供了三个方向：首先，它鼓励我们用不同的量子引力模型进一步探索预几何相宇宙的物理规律；其次，我们可以对这项研究中“宇宙信息”的概念展开探索，并试图将其与其它情境中类似的信息理论联系起来；最后，它进一步巩固了“时空由基础自由度构成”这一理论，并激励我们对不同的时空相加以研究。

https://www.xuehua.us/2018/08/24/%E5%AE%87%E5%AE%99%E7%9C%9F%E7%9A%84%E8%AF%9E%E7%94%9F%E8%87%AA%E5%AE%87%E5%AE%99%E5%A4%A7%E7%88%86%E7%82%B8%E5%90%97%EF%BC%9F%E5%8F%AF%E8%83%BD%E6%9B%B4%E5%83%8F%E5%86%B0%E5%9D%97%E8%9E%8D%E5%8C%96/zh-tw/

據國外媒體報道，宇宙有兩大未解之謎，數十年來一直令宇宙學家困惑不已，一個與宇宙的終極命運有關，另一個則與宇宙的開端有關。天文學家一直將這兩大謎團視作相互獨立的問題，但事實果真如此嗎？

　　第一個問題與所謂的「暗能量」有關。暗能量正在加速宇宙膨脹，並將決定宇宙的終極命運。理論學家指出，暗能量的效果可以通過向愛因斯坦的引力公式中加入一個宇宙常量來解釋。但這種解釋要想說得通，這個宇宙常量必須是一個非常小的特定數值才行，相當於10的123次方分之一。如何解釋這個數值，是當今理論物理學家面臨的最大挑戰之一。

　　第二個問題與塑造宇宙的另一個關鍵數字有關，還牽涉到星系和星系群等結構的形成。我們知道，早期宇宙中密度的分布雖然較為平均，但也存在一些細微的波動，構成了如今我們見到的種種宇宙結構的雛形。這些波動必須有特定的強度和形狀，才能與如今的觀測結果相符。要弄清早期宇宙中的這些細微波動是如何形成的、並解釋它們的強度和形狀，無疑是宇宙學界的另一大未解之謎。

　　在傳統宇宙學中，宇宙常數的數值、以及初始波動的強度被視作兩個無關的數字。畢竟一個涉及到宇宙的開端，另一個則關係到宇宙的尾聲，兩者相差140億年。不僅如此，標準宇宙學並未從基本法則的角度解釋這兩個數字。傳統宇宙模型完全沒有提到宇宙常數的數值，即使做了預測，結果也完全不合理。至於初始波動的強度，最流行的做法是通過一類描述宇宙早期快速膨脹的模型進行解釋。但這些模型的問題在於，人們可以按自己的意思來設計模型、從而取得任何想要的結果，因此完全無法進行準確預測。

　　理論物理學家、宇宙學家薩努·帕德馬納班（Thanu Padmanabhan）近日與女兒漢莎·帕德馬納班（Hamsa Padmanabhan）、以及蘇黎世聯邦理工學院的托馬拉·費羅（Tomalla Fellow）一起，將這兩個數字與「宇宙發生說」（cosmogenesis）聯繫到了一起，並對它們的具體數值做了解釋。他們在論文中解釋道，宇宙常數的存在、以及它極其微小的數值，可以被視作宇宙時空所含信息內容的直接結果。另外，他們的分析還得出了早期宇宙中微弱波動強度和形狀的正確數值。

　　宇宙大爆炸大概算是標準宇宙學最著名的元素之一，但並不討科學家的歡心。因為愛因斯坦公式中描述的宇宙標準模型在大爆炸所提供的條件下無法成立。宇宙大爆炸認為，宇宙的密度和溫度曾達到過無限高，即物理學家所說的「奇點」狀態。

　　但如果根本沒有奇點呢？從上世紀60年代起，物理學家就一直試圖在描述宇宙時繞開宇宙大爆炸，想要將引力理論和量子理論統一起來、建立所謂的量子引力理論。物理學家約翰·惠勒（John Wheeler）和布萊斯·德維特（Bryce deWitt）率先對這種想法加以應用，提出了宇宙「預幾何相」假說（pre-geometric phase），認為從某種暫時還未知的結構中、尚未演變出時間和空間的概念。在此之後，物理學家對量子宇宙學展開了進一步研究，試圖用量子的語言描述一個簡單的宇宙模型。近幾十年來，科學家們提出了幾種有所不同、但又相互聯繫的宇宙「預幾何相」概念。這些模型的共同點是，都認為經典宇宙不曾經歷「奇點」，而是從預幾何相直接過渡到了愛因斯坦公式所描述的時空狀態。構建這樣一種模型的困難之處在於，我們目前的量子引力理論還不夠完整，因此無法詳細描述宇宙的預幾何相模型。

　　為解決這個技術難關，帕德馬納班等人引入了「宇宙信息」（cosmic information）的概念。近年來，越來越多的科學家認為，信息應當在物理學的描述中扮演了重要角色。這一概念是在科學家試圖將量子理論與引力理論相結合的過程中逐漸興起的。在一部分這樣的模型中，還出現了「全息」的概念，即某塊區域內部的信息內容可能與邊緣處的信息內容有關。但不幸的是，對這些信息的數學描述在不同情境下也有所不同，且科學家尚未找到適用於所有情況的統一理論。因此，為把信息的概念應用到整個宇宙，我們首先要為它找到一個在物理上合情合理的解釋。