研究称宇宙大爆炸后显示混沌性
据国外媒体报道,7年前,美国西北大学的物理学家安迪尔森·莫特(Adilson E. Motter)做出这样的推测,那就是宇宙在大爆炸时期的膨胀具有高度的混沌性。最近,莫特和他的一位同事合作,给出了这一假设的严格数学证明。
这篇发表在《数学物理学通讯》(Communications in Mathematical Physics)上的论文不仅证明了这一混沌是绝对的,并且还同时给出了可以对其存在性进行检测的数学方法。当你将这种方法与目前主流的宇宙演化模型相结合进行推算,你便会注意到早期宇宙显示出混沌性。
物理学中有几项事实是绝对的。比如光速,它对于空旷宇宙中的任意观测者都是一致的。而其他很多事实则是相对的。想象一辆救护车呼啸而过,它呼啸的警报声音高会逐渐由高变低。混沌,是指在一个随时间演变的系统中,比如说我们的宇宙,一个微小的事件会导致巨大的变化。物理学中长期以来面对的一个问题就是:一个由广义相对论主导的体系中,时间本身也成了相对的,那么在这样一个系统中,混沌应当具有相对性还是绝对性?
关于这一问题的具体意义涉及一个人的判断,他必须毫不含糊的辨别宇宙作为一个整体是否曾经表现出混沌性。如果按照原先的假设,即混沌具有相对性,那么这一问题将没有答案。因为这种相对性意味着宇宙中不同的观察者将观察到完全相反的结果,因为他们之间存在相对运动,而且他们处于不同的时间点。
“有一种解释是:混沌其实根本不是被观察系统的属性,而是观察者本身的属性,”莫特说,他是这一论文的作者之一,在西北大学韦恩伯格艺术和科学学院担任物理学和天文学助理教授。“我们的研究显示,不同的观察者必须首先统一他们各自对系统中混沌本质的定义。”这项工作对于宇宙学具有重要意义,它尤其说明早期宇宙显示的在红移及蓝移之间的无规律变动事实上混沌性的体现。
莫特的此项工作是和前来西北大学的访问学者,来自巴西里约热内卢联邦大学的数学家卡特里·吉尔福特(Katrin Gelfert)共同完成的。这位数学家认为,解决这一问题所使用的数学方法非常具有启发性,可能将导致数学学科的进一步发展。
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