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霍金:膜的新世界

——在浙江大学演讲全文

更新时间:2004-07-28 00:41:47
作者: 霍金  

  但是即时膜具有所需要的性质,以我的意见,Ekpyrotic场景也是不能令人满意的,它要求膜在无限的过去启始时,处于一种不可思议的精度调准的位形之中,膜的初始条件的任何微小变化,都会使碰撞变得很乱,产生一个高度无规律的膨胀宇宙,一点也不像我们妯察到的这个几乎光滑的宇宙,如果膜从它们的基态或者低能态起始,初始条件被精确指定,便是很自然的了,但是如果存在最低能态,膜将会停留在那儿而永不碰撞,但事实上,膜从一个非稳态启始,必须人为地让它处于这种态,这必须是一只相当稳定的手,才能使初始条件那么精确,但是,如果一个人能作到这一步,他也能使膜从其它任何方式启始,按照我的解释,膜世界启始,更为吸引人的解释是,它作为真空中的起伏而自发创生,膜的创生,有点像沸水中蒸气泡的形成,水液体中包含亿万个H2O分子,它们在最靠近的邻居之间耦合,并且挤在一起,fluctuation of vacuum is just like boing water…… 当水被加热上去,分子运动得更快,并且相互弹开,这些碰撞偶然赋予分子一定高的速度,使得它中的一群能摆脱它们的吸引,形成热水围绕的蒸汽小泡,泡将以随机的方式胀大或缩小,这时液体中来的更多的分子加入到蒸气中去,或者相反的过程,大多数泡会塌缩成水,而另一些会长大到临界尺度,超过该临界尺度泡泡几乎肯定会继续成长,我们在沸水中看到的正是这巨大的膨胀的泡泡,膜世界的行为很类似,真空中的起伏会使膜世界作为泡泡从无中产生,膜形成泡泡的表面,而内部是高维空间,非常小的泡泡将会重新塌缩为无,但是一个由量子起伏成长的泡泡超出一定的临界尺度,很可能继续膨胀,在膜上,也就是泡泡表面的人们,会以为宇宙正在膨胀,这就像在气球表面上画上星系,然而把它吹胀,星系说相互离开,但是没有任何星系被当作膨胀的中心,让我们希望没有任何人持宇宙之针将泡泡放气,Galaxies on balloon 随着膜膨胀,内部高维空间体积会增大,最终存在一个极其巨大的泡泡,它被我们生活其中的膜环绕着,膜也就是泡泡表面上的物质将确定泡泡内部的引力场,同样,内部的引力场将决定膜上的物质,它就像一张全息图,Hologram Creation 一张全息图是三维物体被编码到二维物休上的像,我对全息图的全部知是,在一张图上是在星际航行的一集中的场景。我本人和牛顿、爱因期坦在一起。(之后是一段黑白短片,在一个飞船船舱内三位巨匠和一位类似于船长的人在打牌,讨论着些事情。)类似地,我们认为是四维的时空的,也许只不过是五维泡泡内部区域所发生事情的一张全息图,这样,什么是实在的呢,是泡泡还是膜?根据实证主义哲学,这是没有意义的问题,因为不存在独立于模型的实在性的检验,或者说什么是宇宙真正的维数是没有意义的,四维和五维的描述是等效的,我们生活在三维空间和一维时间的空间中,我们自以为对这一清二楚,但是也许我们只不过是闪烁的篝火在我们存在的洞穴的墙上的投影而已,但原我们遇到的任何魔鬼也都是影子。

  

  膜世界模型正是研究的热门课题,它们是高度猜测性的,但是它们提供了可以用观测验证的新行为,它们可以解释万有引力为什么这么弱。在基本理论中,引力也许相当大,但是引力在额外维中散开意味着在我们生活的膜上的长距离引力变弱了,如果引力在额外维中更强,那么在高能粒子碰撞时形成小黑洞就容易的多,这也许在日内瓦建造中的LHC也就是大型强子对撞机可能实现, Large Hadron Collider 一个微小的地球不会吃掉整个地球,不像报纸中绘声绘色的恐怖故事那样,相反,黑洞会在“霍金辐射”的“扑”的一声中消失,而我将得到诺贝尔奖,LHC加油!我们可以发现一个膜的新世界。


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