宇宙波函數的動力學解釋及應用

何東山

（咸陽師范學院 物理與電子工程學院，陜西 咸陽 712000）

天文觀測表明現在的宇宙正在不斷地膨脹[1]，根據廣義相對論得到的宇宙大爆炸理論，得到科學家們的廣泛認同，因此大爆炸模型也被稱為宇宙學的標準模型。大爆炸理論表明宇宙從一個溫度極高、能量密度極大的奇點演化而來，在奇點處物理量發散，物理定律在奇點處失效。而量子理論表明，早期宇宙的量子效應顯著，應運用量子引力理論來描述早期宇宙的演化。

引力的量子化仍然是理論物理研究領域的一個難題，目前人們提出的量子引力理論有弦理論、圈量子引力理論、惠勒-德維特方程等。雖然還沒有一個完整、確定的量子引力理論。但是，通過研究一些初步的量子引力理論取得了一些有意義的結果。20世紀80年代開始Hawking、Hartal、Vilenkin、Linde等人將惠勒-德維特方程應用于宇宙學[2-5]，來研究宇宙的創生以及暴漲等問題，本文作者及其合作者曾利用惠勒-德維特方程給出了無需標量場的暴漲模型[6-8]。量子力學中，量子系統的量子態由滿足薛定諤方程的波函數描述。哥本哈根學派將波函數ψ()r的平方解釋為粒子在空間r處的概率密度。與薛定諤方程在量子力學中的作用類似，惠勒-德維特方程是量子宇宙學的基本方程，宇宙的信息包含于滿足惠勒-德維特方程的宇宙波函數中，因此很容易想到用宇宙波函數ψ的平方表示宇宙在超空間的概率密度[9]，

然而對于宇宙來說這樣的解釋存在觀測上的困難，人類所處的宇宙只有一個，因此無法用概率詮釋來描述宇宙。……