克雷恩(Etienne Klein):宇宙有起源吗? [fr]

10月26日周日,法国驻上海领事馆科技处邀请到法国原子能委员会(CEA)物理学家、科学哲学家及科普作家克雷恩(Etienne Klein),主持题为“我们能想象宇宙的起源吗?”的科技咖啡角活动,在一个小时的引人入胜的讲解后,他与听众进行了交流。

存在时间零点吗?天文物理学家弗雷德•霍伊尔在1948年所采用的“大爆炸”一词有现实意义吗?根据最新的科学进展,我们可以说什么是开始呢?克雷恩先生从哲学和科学的角度就“如何想象宇宙的起源”问题与听众进行了充分的交流。

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解释宇宙的物理起源,就要讲到宇宙是什么的结束。因为物理只能解释其研究对象的起源,就像解释组成其过程的结束一样:人们借助中子和质子核聚变解释构成物质的原子核的起源,甚或借助希格斯玻色子的存在解释基本粒子质量的起源。人们可以将宇宙想象为无中生有,就像大爆炸理论所说的那样,从那时起,如何解释万物生于虚无?或者应该根据当代物理学重新审视这一假设?

当然,我们对宇宙的看法已经被20世纪初创立的引力理论——广义相对论所改变。该理论将引力视为一种空间的变形而不再是作用在空间中的力。到1929年,哈勃通过大量的观测得出以下推论:我们的宇宙一直在膨胀。随着我们回溯宇宙的过去,物理条件在密度和温度上变得越来越大直到一个时间点,我们称之为普朗克时期,在此之前,我们现行的物理定律就失效了。

描述在“普朗克墙”之前的物理过程,在那里,基本粒子的动能与一辆高速列车的动能相当,多种理论,包括超弦理论、圈量子引力论甚或膜宇宙论,试图迎接协调量子物理和广义相对论的巨大挑战。迄今为止,还没有任何理论能够给出一个完全令人满意的答案(因为很难用实验检测,且需要求助于极其复杂的运算),但所有的理论在有一点上是一致的:温度在空间中的任一点都是有限的,从而排除了大爆炸作为引力奇点的假说。

借助学术文献以及有启发性的具体事例,克雷恩清晰地解释了现代物理学及其影响和所提出的问题。讲解后的众多反应表明这些问题引起了听众的浓厚兴趣,特别是对更好地与太初状态相适应的中国宇宙起源说反响强烈。对于一些仍然悬而未决的问题,计划在2015年春天进行欧洲核子研究中心(CERN)粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)实验,无疑会给出更多的答案。

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最新修改 04/11/2014

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