科学家首次证明宇宙可通过量子机制自发产生

　　昨日，记者从中国科学院武汉物理与数学研究所获知，该所蔡庆宇研究员和他指导的研究生何东山，以及高东峰博士，通过深入研究惠勒-德威特方程并结合量子轨道理论，首次证明宇宙可以通过量子机制自发产生。

　　探寻宇宙起源是人类社会的永恒追求。上世纪20年代以来，科学家在哈勃红移和微波背景辐射实验观测基础上，先后提出了宇宙膨胀模型以及大爆炸理论。然而，无论大爆炸理论还是随后发展的暴涨模型，都无法克服广义相对论预言的宇宙奇点问题。

　　为解决宇宙奇点问题，揭示早期宇宙产生的物理机制，蔡庆宇等人深入研究了描述宇宙波函数的惠勒-德威特方程。他们证明，一旦假真空由于量子涨落产生一个小真空泡，这个真空泡会自发指数加速膨胀，迅速长大，从而导致时空的出现，并产生早期宇宙。通过使用量子轨道理论，他们发现，在早期宇宙中，量子势自然地扮演了宇宙常数的角色，量子效应是早期宇宙暴涨的根源。随着早期宇宙的长大，量子效应减弱，指数加速膨胀停止，暴涨结束。该工作不仅阐明了宇宙起源的量子机制，有效解决宇宙奇点问题，而且揭示了早期宇宙时期宇宙常数(暗能量)完全是一种量子效应。

　　该研究成果在美国《物理评论D》2014年第4期上发表。此项科研获得国家自然科学基金面上项目、科技部重大研究计划课题，以及中国科学院新兴与交叉学科布局试点项目的资助。(记者文俊、通讯员罗芳、王以豪)