世界最大未解之謎被破解——時空是如何產生的？

世界最大未解之謎：宇宙是怎麼來的？空間、時間是怎麼產生的？

第一種解釋：大爆炸宇宙學說。

大爆炸宇宙學說認為宇宙起源於一次大爆炸，這種解釋是錯誤的。奇點做為數學觀念上的「點」，奇點處，一切物理定律都失效。這種解釋類似於唯心、神學觀念，它是一種違背科學和常理的悖論。如今，越來越多的美國物理學家開始否定大爆炸宇宙學說。

第二種解釋：宇宙是自有永有的。

這是基於人類認知有限性的籠統回答，這種回答不能很好的描述空間、時間存在的關係和意義，它並未真正回答這一問題。

第三種解釋：圈量子引力宇宙。

我國著名物理學理論教授邵亮、邵丹、邵常貴最先提出的雙變數量子引力給出了最新解釋。該理論認為，宇宙時空和物質都是由激發和躍遷產生的。目前認為，這是當前物理學能夠給出的最為深刻和系統的關於宇宙產生問題的回答。因為弦論不能給出時空的產生、甚至不能給出時空的量子化（它使用的空時只是連續的）。其它任何宇宙理論也不能用解釋演繹的方法，給出空間時間產生的具體描述。

下面將對宇宙時空、物質、引力是怎樣產生的？宇宙為何是如此模樣？做出來自LQG的最新回答。

一、激發產生空間（體積）量子和粒子

LQG認為，組成我們宇宙的空間和物質所具有的秩序，都是經沉澱和演化而來，它們最初都是由量子構成的，而這些量子都是由量子力學意義下的激發，從原始（無序）狀態產生出來的，見下面的圖。

圖中上部表明，原初物質粒子（弦、延展體）從原始宇宙狀態中被激發出來，在強、弱、電磁三種力作用下形成了原子，而原子又形成了宏觀物質。下部則表明，空間體積量子從原始宇宙狀態中被激發出來，在宇宙經濟性原理管束之下，離散的體積量子相互聚合（編織）形成了彌散的空間區域，這些區域又進而形成了宏觀的連續三維空間。

也就是說，LQG認為，空間和物質都分別是由最原初的量子形成的，而這些量子都是由量子力學的激發產生的。這種空間形成的表述，實則利用了量子力學與廣義相對論的結合。

二、空間量子的躍遷產生了時間

變化是自然界的根本特徵。在某一時刻t1的三維空間∑1必須變成下一時刻t2的三維空間∑2，不過這是通過三維空間之中的體積量子的一個個地向下一時刻的躍遷來完成的，見下圖。

圖中∑1和∑2均用來表達三維空間。它們都是由一個個量子併合而成。圖中黑點是它們之中作為代表的體積量子。圖中給出的是14和32兩種類型的躍遷。這種躍遷下空間∑1變成了空間∑2，而它們之間的間隔則是時間量子。也就是說三維空間是在這種最小間隔下不斷地進行躍遷，才形成了四維空時。所以也可以說，空間的（整體）流動就是時間。

空間量子和時間量子的數值，都在普朗克長度和普朗克時間之上。單獨考查時間，它有如一多通網路，見下左圖。

三、空時度規

為什麼我們看到的一切物體都有固定的大小？從根本而言，是因為所有物體都存在空時之中，而空時具有固定的長短（度量）規定，即度規所致。但在空時的普朗克尺度附近，由於激發和躍遷是主控的物理行為，那裡存在量子起伏，空時度量也並非是固定不變的，而是也存在著微觀起伏。但在宇宙向宏觀尺度發展時，由於「光速和物理規律在慣性系變換下不變」這一不變性原理掌控和描述了宇宙空時，並形成表觀世界，這種空時的閔柯夫斯基度規，被相對論認為是一種不變的空時度量，並廣為應用。同時決定了宏觀經典世界的度規，如物體長度的規定。

這樣，但由LQG的圈線法研究得知，在不影響對現實世界描述的前提下，空時還可以存在內在的度規組份和深層獨立活動的度規。前者將用於引力重整化過程發散的消除，後者可解釋不明宇宙現象。從而這種理論除引力擾動外，還具有空間可變度規，被稱為雙變數度量量子引力。這一理論首先實現了引力重整化，並可用來描述宇宙的體制。它是我國學者（邵亮、邵丹、邵常貴）在國際上首次提出，並系列發表（共出版著作8部、長足領先國外同類工作）。

四、引力擾動（引力場）是體積量子側面上的激發

雙變數量子引力中的引力圈線穿過空間體積量子的側面時，將產生在成對側面上的激發，見上右圖：

圖中把體積量子用四面體表達，兩兩深色黑點表示產生引力擾動的激發，它們形成了二指標的引力擾動張量。由於引力圈線不可能成為無窮多，這將保障在四面體側面上不可能使引力曲率成為無窮大。故雙變數量子引力將不存在解析表述上的無窮大麴率。

五、宇宙的體制

由前述空時度量不同組份的不同作用、以及引力擾動，將共同決定宇宙空時具有如下幾種狀態：一般狀態臨界狀態表觀狀態。

我們目前了解到的宇宙，只是它的表觀狀態。雙變數度量量子引力開啟了向宇宙其它狀態研究的大門，並得到了一些新的信息及產生的作用。

宇宙將是一種全面量子化的量子動態組合的宇宙（亦稱大觀宇宙），未完待續，歡迎交流。

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