本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。模拟显示了斯蒂芬·霍金的“无边界”宇宙的概念。在这里，宇宙没有起点。多年来，我们在许多方面找到了自由。这一点在我们对地球的探索中表现得最为明显。我们开始扎根，并努力寻找出路。我们最早的工程师建造了巨大的轮船来穿越海洋，使人们熟悉“天堂岛的奇异果实”。无论是好是坏，我们都曾设法在最神秘的地方建造家园——在火山烟色浓郁的山坡上，在结霜的山区之外，那里只有最厚的毛皮和鞋底才能御寒。这种探索一直持续到未来，人们越来越希望有一天我们甚至会从地球上分离出来，继续盘绕在宇宙的花园里。然而，尽管我们为自己创造了这么多自由，我们仍然被一件事束缚着：时间我们可能会造访新的行星，或沐浴在另一颗恒星的光芒下，随着技术的进步，我们会活得更久，交流也更顺畅。但我们对时间的感知仍是不可避免的：不管我们愿不愿意，时间总是一刻接一刻地流逝。一个人生命中的很多悲剧，如果不是全部，都是因为我们无法让时光倒流。我们可能会抓住记忆，但它们永远不会成为现实后，他们的时光就这样过去了。然而，在我们寻找统一的物理理论时，我们遇到了这样的想法，即有可能回到过去，或者存在于所谓的超时制之外，或者如果我们看一下，可能根本不存在时间。这张计算机图形展示了我们如何想象一个四维超立方体。JasonHise拍摄。回到我们宇宙的历史试图调和物理学两大支柱——量子力学和广义相对论——的流行理论提出了多维度的概念。例如，m理论认为，与我们所习惯的日常生活中的四个维度相比，可能有六个以上的维度。我们目前被认为是存在于四个维度：一个三维空间和一个时间。在大多数对弦理论的额外维度的解释中，它们都被认为是空间领域，它们以正方形可能的方式进化，首先从一维的点到二维的平面图形，再到三维的立方体，等等。当我们添加另一个空间维度时，我们甚至可以考虑超立方体的想法。但是这些额外的维度也可能是时间的，而不仅仅是空间的。如果我们把时间的奇异维度想象成一条沿一个方向向外延伸的线，加上第二个维度就会把这条线变成一个平面。在这个层面内，你将有可能回到你最初的起点，鼓励你在这个超时间的新领域中进行时间旅行。现在我们很清楚为什么大多数科学家会避免额外的时间维度：它们会产生统一性和因果关系方面的问题，从而对时间旅行的悖论和我们自己对时间如何流动的心理体验产生疑问。在一个时间维度我们经历的时间可能过得很快，而另一个维度的时间可能慢慢的流逝。当时间旅行允许我们在过去做出与我们已经经历过的未来不一致的选择时，矛盾就出现了。第二个时间维度也有助于解释轴子的缺失——在我们的粒子物理标准模型中，轴子是用来帮助解决强CP问题的粒子。就像中微子一样，这些粒子非常轻，很难被探测到。它们的不确定性使它们成为暗物质的可能组成部分。随着时间维度的增加，CP问题可以在不需要轴突的情况下得到解决。上面显示了暗物质的不同分布，导致了不同的星系形成。尽管存在这些复杂性，在20世纪90年代研究m理论的理论物理学家注意到，当一个额外的空间维度和一个额外的时间维度被纳入数学时，它再现了对我们的世界及其基本粒子和力的精确数学描述。更进一步，将这些维度加入m理论，我们将得到一个总共有13个维度的空间——11个空间维度和2个时间维度。如果这种方法有助于建立对m理论更完整地理解，这意味着第二个时间维度可能是统一广义相对论和量子力学的关键。所以，在这个双重的世界里，我们有可能穿越时间的洪流，回到一个更早的时间点，去遇见年轻时的自己，从而避免很多作为人类所带来的悲剧。这是一种新的自由形式。如果一个人不能在时间内移动，而是完全存在于时间之外呢？就像在花园里看到每一刻的种子和成长。一种每一刻时间都被冻结的人工制品。瞬间就像电影帧，聚集在一起形成整个卷轴。这是超时空的三维图形。没有事件实际发生，也没有任何东西实际移动，只是我们的知觉使它看起来是那样的。所有的时刻——过去、现在和未来——都以三维的形式存在。很难找到一个准确的时刻，因为所有的时间都摆在我们面前，就像一幅风景，我们必须找到一片草地或一片雪花。年提出了一项明智而有争议的新建议。不是为了时间的前进和后退，不是为了给它增加维度，不是为了存在于它之外。如果我们回溯到足够远的时候，时间根本就不存在。这个建议来自斯蒂芬·霍金和他的同事，物理学哈特尔。这个“无边界”的场景试图回答所有科学中最引人注目的问题之一。一开始发生了什么？不是大爆炸爆炸的那一刻，而是在那之前的那一刻。如果我们试着回到过去，时间会变成完全不同的东西。它变成了空间的另一个维度，所以在宇宙的开始有四个空间维度，没有时间。这个想法就像生命本身的想法：没有生命，然后它通过某种我们仍然不完全理解的过程来到了这里。时间和我们对它的感知似乎是向前流动的，因为世界熵的增加(一种无序的度量)，但在宇宙的开始，一切都浓缩得如此之小，相关性如此不可靠，以至于时间停止了存在。只有空间。也就是说，在向整个宇宙一样壮观的事物的边界，是没有边界的。没有真正的开始。宇宙从一个零尺寸的平滑曲线开始。没有边缘，就像世界上没有起点和终点的地球仪一样。宇宙的这种形状来自于一个波函数(一个概率量子描述)，它考虑了许多不同的历史。实时间变成了虚时间，让位于一个弯曲的四维空间。起初，无边界的提议被认为无法描述我们的世界。它将导致一个巨大的宇宙，只有短期的膨胀。但是科学家们已经找到了将膨胀理论和无边界理论结合起来的方法，他们补充说，我们是宇宙的一部分，因此产生了新的宇宙，它们很大，即使不是永恒的膨胀阶段，也会持续很长时间。这就给了我们巨大的、狂暴的、不断增长的宇宙宽度，就像我们今天所经历的一样。在上面的暴涨模型中，宇宙是从最初的奇点演化而来的。这个想法至今仍有争议，很难想象。有许多科学家反对没有边界的想法，他们指出，在精确的数学技术细节下，这是模糊和不可能的。哈特尔理论也需要虚数，尽管这种数值在量子力学中随处可见，在海森堡关系方程和薛定谔方程中也能找到。于是时间向前猛冲；在个人层面上，这可能是帮助我们忘记过去的一种方式。在时间的海洋里淹死的可怕的时刻和淹死的美丽的时刻一样多。在宇宙中，它引导着星系前进，进入一个没有生命的时代，在那里，有一天将没有恒星，没有行星，没有我们。我们与熵的滴答声是分不开的。也许随着时间的推移，这是一个我们必须接受的未来。
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