量子宇宙学家Sean Carroll提出:宇宙的量子演化可能严格周期,同一段历史无限次重演,恰好能绕开玻尔兹曼大脑悖论,也让时间箭头的由来更清晰。

如果量子宇宙学家Sean Carroll是对的,你正在读的这段文字以前就出现过,而且出现过无数次。在一个更早的宇宙轮回里,同样的对话发生在都柏林,同样的问题得到同样的回答。他描绘的宇宙不断膨胀、收缩、再反弹进入新一轮循环,每轮内容完全相同:星系重新形成,生命重新展开,每句话一字不差地重来。
Carroll任教于美国约翰斯·霍普金斯大学,研究引力如何从量子力学的规则中涌现。多数宇宙学家从观测到的宇宙出发,再回头把理论量子化;他反其道而行,把所有量子可能性当作起点,直接让宇宙从量子理论里长出来。对电磁力这类相互作用,量子化一直很好用,唯独引力怎么都不顺。他觉得其他力走运,真正的怪事是量子化居然对它们全都成立。
这个方向导向循环宇宙并不新鲜,奇的是他的循环彼此一模一样。他和约翰斯·霍普金斯大学的两位合作者Nadiia Diachenko、Saakshi Dulani发现,如果描述全部量子状态的希尔伯特空间是有限的,就能用上庞加莱回归定理:状态有限而时间无限,系统迟早回到离起点很近的地方。但宇宙的演化必须严格周期,像摆锤一样精确复位。宇宙现在的年龄约100亿年,一个完整周期却长到要用古戈尔普勒克斯年来衡量,那是10的10次方的100次方。等够了,整段宇宙史原样重演,而且无限次。
这套模型最实际的收获是赶走玻尔兹曼大脑。在永续的宇宙里,热平衡附近会随机涨落出带虚假记忆的意识,数量远超正常演化出来的观察者,理论到头来会咬自己:我们没理由再相信引出它的观测和推理。严格周期的演化可以挑一条不经过这些状态的路径。
对时间,Carroll也有话说。熵增给了时间方向,就像奶油总要混进咖啡。但大爆炸附近宇宙处于极低熵状态,原因没人知道,他们的模型也没解决,模拟里只能把波函数从极低熵启动,理由仅仅是"我们说了算"。宇宙大部分历史里,恒星燃尽,黑洞蒸发,只剩虚空,时间还在,箭头却缺席,反正也没有观察者在意。箭头总是指向远离反弹点的一侧,两侧恰好相反:我们口中的大挤压,另一侧的生命会叫它大爆炸。
至于自由意志,Carroll认为,物理定律的存在本身就比没有自由意志更值得担心。只要定律在,所有时刻就都被决定;给定律加个随机数发生器,也不等于意志能左右结果。他最终想弄懂的是量子引力,眼下最缺实验数据,引力子至今没找到。宇宙当初为何从低熵开始,恰恰是手上最有力的数据之一。
原文:https://www.newscientist.com/article/2582556-the-surprising-upsides-of-living-in-a-reality-that-repeats-for-eternity/