间端,为何宇宙处于高度有序状态?为何它不在所有时间里处于完全无序状态?毕竟这似乎更为可能。并且为何无序度增加时间方向和宇宙膨胀方向相同?
在经典广义相对论中,因为所有已知科学定律在大爆炸奇点处失效,人们不能预言宇宙是如何开始。宇宙可以从个非常光滑和有序状态开始。这就会导致正如们所观察到、定义很好热力学和宇宙学时间箭头。但是,它可以同样合理地从个非常波浪起伏无序状态开始。在那种情况下,宇宙已经处于种完全无序状态,所以无序度不会随时间而增加。或者它保持常数,这时就没有定义很好热力学时间箭头;或者它会减小,这时热力学时间箭头就会和宇宙学时间箭头相反向。任何这些可能性都不符合们所观察到情况。然而,正如们看到,经典广义相对论预言它自身崩溃。当时空曲率变大,量子引力效应变得重要,并且经典理论不再能很好地描述宇宙时,人们必须用量子引力论去理解宇宙是如何开始。
正如们在上章看到,在量子引力论中,为指定宇宙态,人们仍然必须说清在过去空间-时间边界宇宙可能历史是如何行为。只有如果这些历史满足无边界条件,人们才可能避免这个不得不描述们不知道和无法知道东西困难:它们在尺度上有限,但是没有边界、边缘或奇点。在这种情形下,时间开端就会是规则、光滑空间-时间点,并且宇宙在个非常光滑和有序状态下开始它膨胀。它不可能是完全均匀,否则就违反量子理论不确定性原理。必然存在密度和粒子速度小起伏,然而无边界条件意味着,这些起伏又是在与不确定性原理相致条件下尽可能小。
宇宙刚开始时有个指数或“,bao涨”时期,在这期间它尺度增加个非常大倍数。在膨胀时,密度起伏开始直很小,但是后来开始变大。在密度比平均值稍大区域,额外质量引力吸引使膨胀速度放慢。最终,这样区域停止膨胀,并坍缩形成星系、恒星以及们这样人类。宇宙开始时处于个光滑有序状态,随时间演化成波浪起伏无序状态。这就解释热力学时间箭头存在。
如果宇宙停止膨胀并开始收缩将会发生什呢?热力学箭头会不会倒转过来,而无序度开始随时间减少呢?这为从膨胀相存活到收缩相人们留下五花八门科学幻想可能性。他们是否会看到杯子
请关闭浏览器阅读模式后查看本章节,否则可能部分章节内容会丢失。