本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
三月份，南极洲的一个研究团队宣布，他们探测到了引力波，这是来自宇宙大爆炸最初时刻的微弱回声。这一发现对宇宙学、物理学界，甚至我们对宇宙未来的理解都具有巨大的影响。我最近的博客文章探讨了BICEP2项目的一些影响，我即将发表在The Futurist七月-八月刊上的关于宇宙暴胀的文章也探讨了这些影响。
这些文章让我对宇宙的起源进行了很多思考。 总是，当解释宇宙的早期演化时，总会有一个特殊的问题出现： 启动宇宙大爆炸的奇点从何而来？ 一段时间以来，许多物理学家和宇宙学家表示，我们的宇宙实际上有可能从虚无开始——这听起来多么疯狂和违反直觉。 但是，如果没有证据，这似乎就像一种信仰的陈述，不可能证明或证伪，因此超出了真正的科学讨论的范围。 自波普尔以来，我们一直说可证伪性是科学与非科学之间的分界线。 感觉这可能是科学方法必须让位于神话起源故事的点。
或者可能不是。
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上个月，一篇论文的发表可能与引力波的探测一样，对我们理解宇宙大爆炸具有重要意义。 来自中国武汉物理与数学研究所的一个团队首次严格地数学证明了宇宙大爆炸可能从虚无中自发产生。 由蔡庆宇领导的武汉团队开发了惠勒-德维特方程的新解，该方程试图在20世纪中期将量子力学和广义相对论结合起来。
根据海森堡不确定性原理，亚稳态假真空（一种没有空间、时间或物质的状态）中的量子涨落可以产生虚粒子对。 通常，这些粒子对几乎立即自行湮灭，但如果这些虚粒子立即分离，它们可以避免湮灭，从而产生真正的真空泡。 武汉团队的方程表明，这样的气泡有潜力呈指数级膨胀，导致新宇宙出现。 这一切都始于量子行为，并导致在暴胀阶段产生大量的物质和能量。 （请注意，正如本文所述，亚稳态假真空“既没有物质，也没有空间或时间”，但它是一种被称为“量子势”的波函数形式。 虽然我们大多数人不会称之为“虚无”，但物理学家确实如此称呼它。）
对真真空泡指数增长的这种描述直接对应于宇宙大爆炸导致的宇宙暴胀时期。 根据这个证明，气泡甚至会停止膨胀——否则它可能会以恒定的速度继续膨胀——一旦它达到一定的大小。 然而，这是一种与古斯、林德等人提出的暴胀版本非常不同的版本，因为它不依赖标量场，只依赖量子效应。 尽管如此，这项工作与BICEP2团队的工作非常吻合，这两个发现如果经得起进一步的探究，都将对我们理解宇宙和我们的未来产生重大影响。
鉴于本文提出的真空中虚粒子的量子行为，有理由假设这种情况不仅发生了一次，而是发生了很多次，甚至可能是无限次。 多重宇宙是由类似于产生我们自己宇宙的过程产生的想法并不新鲜。 但这是我们第一次真正确定可能涉及的机制。 在与作者之一蔡庆宇讨论这个问题时，他说他认为他们的工作“支持多重宇宙的概念”。 这种过程是否会导致与我们在我们自己的宇宙中看到的完全相同的物理定律，还有待确定，因为根据这些方程，只有有限的条件可能导致指数膨胀的真真空泡。
过去讨论过的另一个想法是，我们是否可以自己创造新的宇宙，也许使用像大型强子对撞机（LHC）这样的东西。 然而，正如蔡庆宇观察到的，“我们宇宙的时空是一个整体，即使在LHC，它也不能任意地分成小部分。” 因此，“我们自己创造新宇宙似乎是不可能的。”
最终，这个数学证明需要其他人进行检查，理想情况下，还需要进行一些尚未确定的测试。 最终，这项工作可能会被接受，也可能不会被接受。 毕竟，这就是科学方法的运作方式。 但是，如果这个证明能够经受住审查，它肯定会为我们提供关于产生我们宇宙的机制的相当多的新见解。 过去一个月的新闻表明，宇宙学领域仍然充满活力，新的想法和发现不断涌现。 我们的宇宙及其基础物理学极其复杂，将在很长一段时间内继续产生关于我们过去、现在和未来的新知识。 也许直到时间尽头。
来源和延伸阅读
宇宙从虚无中自发产生。 何东山，高东峰，蔡庆宇。 2014年4月4日。
通往宇宙遥远过去和未来的窗口。 扬克，理查德。 2014年3月17日。
宇宙的起源（文本）。 霍金，史蒂芬。 伯克利讲座，2007年3月13日。
宇宙学中的暴胀。 维基百科。