间开端处有效定律。罗杰·彭罗斯和证明奇点定理指出,如果广义相对论经典理论是正确,则时间开端是具有无限密度和无限空间——时间曲率点,在这点上所有已知科学定律都失效。人们可以设想存在在奇点处成立新定律,但是在如此不守规矩点处,甚至连表述这样定律都是非常困难,而且从观察中们没有得到关于这些定律应是什样子任何提示。然而,奇点定理真正表明是,该处引力场变得如此之强,以至于量子引力效应变得重要:经典理论不再能很好地描述宇宙。所以,人们必须用量子引力论去讨论宇宙极早期阶段。们将会看到,在量子力学中,通常科学定律有可能在任何地方都有效,包括时间开端这点在内:不必针对奇点提出新定律,因为在量子理论中不须有任何奇点。
们仍然没有套完整而协调理论,它将量子力学和引力结合在起。然而,们相当清楚这样套统理论所应该具有某些特征。其中个就是它必须和费因曼提出按照对历史求和量子力学表述相致。在这种方法里,个粒子不像在经典理论中那样,不仅只有个历史。相反,它被认为是通过空间——时间里每可能路径,每条途径有对相关数,个代表波幅度,另个代表它相位。粒子通过指定点概率是将通过此点所有可能途径波迭加而求得。然而,当人们实际去进行这些求和时,就遇到严重技术问题。回避这个问题唯独特方法是:你必须不是对发生在你经验“实”时间内,而是对发生在所谓“虚”时间内粒子途径波进行求和。虚时间可能听起来像科学幻想,但事实上,它是定义得很好数学概念。如果你取任何平常(或“实”)数和它自己相乘,结果是个正数。(例如2乘2是4,但-2乘-2也是这多)。然而,有种特别数(叫虚数),当它们自乘时得到负数。(在这儿虚数单位叫做i,它自乘时得-1,2i自乘得-4,等等。)
人们可以用下面办法来图解实数和虚数:实数可以用根从左至右线来代表,中间是零点,像-1,-2等负数在左面,而像1,2等正数在右面。而虚数由书页上根上下线来代表,i,Zi在中点以上,而-i,-2i在中点以下。这样,在某种意义上可以说,虚数和实数夹直角。
图8.1
人们必须利用虚时间,以避免在进行费因曼对历史求和技术上困难。也就是为计算目人们必须用虚数而不是用实数来测量时间。这对时空有有趣效应:时间和空间区别完全消失。事件具有虚值时间坐标时空被称为欧几里德型,它是采用建立二维面几何希腊人欧几里德名字命名。们现在称之为欧几里德时空东西除是四维而不是二维以外,其余和它非常相似。
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