一开始有……好吧，也许没有开始。 也许我们的宇宙一直存在——新的量子引力理论表明了它是如何运作的。
英国利物浦大学研究时间性质的物理学家布鲁诺·本托 (Bruno Bento) 告诉 Live Science：“现实中有很多事情让大多数人联想到科幻小说甚至幻想。”
在他的工作中，他使用了一种新的量子引力理论，称为因果集理论，其中空间和时间被划分为时空的离散部分。 根据这个理论，在一定程度上，存在一个基本的时空单位。
Bento 和他的合作者使用这种因果方法来探索宇宙的起源。 他们发现宇宙完全有可能没有开始——它一直存在于无限的过去，直到最近才变成了我们所说的大爆炸。
引力量子。
量子引力可能是现代物理学中最令人头疼的问题。 我们有两个非常有效的宇宙理论：量子物理学和广义相对论。 量子物理学已经成功地描述了自然界四种基本力中的三种（电磁力、弱相互作用和强相互作用），直至微观尺度。 另一方面，广义相对论是有史以来对引力最有力、最完整的描述。
但尽管广义相对论有其所有优势，但它是不完整的。 在宇宙中至少两个特定的地方，广义相对论的数学根本不起作用，没有给出可靠的结果：黑洞的中心和宇宙的开始。 这些区域被称为“奇点”，意思是时空中我们当前的物理定律崩溃的点，它们是广义相对论正在超越自身的数学警告信号。 在这两个奇点中，引力在非常小的长度尺度上变得非常强大。
因此，为了解开奇点的奥秘，物理学家需要对强引力进行微观描述，也称为引力的量子理论。 有许多竞争者，包括弦理论和圈量子引力。
还有另一种方法彻底改变了我们对空间和时间的理解。
因果集合论
在所有现代物理学理论中，空间和时间都是连续的。 它们形成了所有现实背后的光滑结构。 在这样一个连续的时空中，两个点可以在空间上尽可能地靠近，两个事件可以在时间上尽可能地靠近。
但另一种方法，称为因果集合论，将时空重新想象为一系列离散的片段或时空“原子”。 该理论将对事件在空间和时间上的接近程度施加严格的限制，因为它们不能比“原子”的大小更接近。
例如，如果您看着屏幕并阅读此内容，一切似乎都顺畅而连续。 但是如果你通过放大镜看同一个屏幕，你会看到像素分割空间，你会发现屏幕上的两个图像不可能比一个像素更接近。
这个物理理论让 Bento 兴奋不已。 “我很高兴发现这个理论不仅试图成为尽可能基本的理论——通过接近量子引力并实际上重新定义时空的概念——而且还集中了时间及其物理意义。 那个时间会过去，你的过去到底有多真实，未来是否已经存在，”Bento 告诉 Live Science。
刚开始的时候
因果集合论对于时间的本质是必不可少的。
“因果集合哲学的很大一部分是，时间的流逝是物理的，不能归因于某种新兴的幻觉或我们大脑中发生的让我们认为时间在流逝的事情； 这个演练本身就是物理理论的体现，”Bento 说。 “所以，在因果集理论中，因果集会一次增长一个原子，并且变得越来越大。”
因果集方法巧妙地消除了大爆炸奇点问题，因为理论上奇点不存在。 物质不能被压缩到无限小的点——它们在时空中的大小不能小于原子的大小。
那么，如果没有大爆炸奇点，我们宇宙的开端会是什么样子呢？ 正是在这里，Bento 和他的合作者、伦敦帝国理工学院的研究生 Stav Zalel 通过探索因果集合论对宇宙早期的看法，找到了线索。 他们的工作于 24 月 XNUMX 日发表在 arXiv 预印本数据库中。 （这篇文章尚未在同行评审的科学期刊上发表。）
这篇文章探讨了“它是否应该开始以因果方法存在，”本托说。 “在因果集的原始公式和动力学中，经典地说，因果集从无到有，进入了我们今天看到的宇宙。 相反，在我们的工作中不会有大爆炸作为开始，因为因果集在过去之前是无限的，因此之前总是存在一些东西。 “
他们的工作暗示宇宙可能没有开始——它只是一直存在。 我们认为的大爆炸只能是这个永远存在的因果聚合演化中的一个特殊时刻，而不是真正的开始。
然而，仍有许多工作要做。 目前尚不清楚这种无缘无故的因果方法是否可以允许我们使用物理理论来描述宇宙在大爆炸期间的复杂演化。
“人们仍然可以问，这种 [因果方法] 是否可以以‘智能’的方式来解释，或者这种动态在更广泛的意义上意味着什么，但我们已经证明这种结构确实是可能的，”本托说。 “所以至少在数学上是可以做到的。”
