Gauge gravitation theory in Riemann-Cartan space-time and the nonsingular Universe
本文研究了黎曼-卡尔坦时空中的规范引力理论，旨在解决广义相对论中的基本问题，并提供了描述各种宇宙学模型中非奇异、加速膨胀宇宙的约束条件与数值解，并讨论了其天体物理学意义。
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核心理念：一个没有“大挤压”的宇宙
想象一下标准的大爆炸故事，就像一部电影，开场是一个耀眼的闪光和一个“奇点”——在这个点上，一切都被挤压得如此紧密，以至于物理定律都失效了。这就像试图把一整座图书馆塞进一颗沙粒中；最终，数学逻辑会告诉你，这颗沙粒要么爆炸，要么消失。
这篇论文提出了一个不同的剧本。作者 A.V. Minkevich 认为，宇宙并不是从一个破碎的点开始的。相反，它发生了一次“反弹”。
这里使用的理论被称为黎曼-卡尔坦时空中的规范引力理论 (GTRC)。你可以把标准的引力（爱因斯坦的广义相对论）想象成一个只会弯曲的蹦床。而 GTRC 增加了一个新特性：这个蹦床还可以扭转。
故事中的转折：扭率 (Torsion)
在这种理论中，时空具有两个属性：
- 曲率 (Curvature)： 空间弯曲的程度（就像蹦床上的重球）。
- 扭率 (Torsion)： 空间“扭转”的程度（就像螺旋形的运动）。
通常，我们认为引力仅仅是一种吸引力。但本文指出，当物质变得极其致密时——比如在宇宙最初的时刻或黑洞内部——这种“扭转”会改变游戏规则。
弹簧类比：
想象一个巨大的弹簧。如果你轻轻向下按，它会产生向下的压力（吸引）。但如果你按得太用力，超过了某个极限，这个弹簧不仅仅是变得难以按压，它会突然产生一股强大的排斥力，猛地弹回。
在该理论中，存在一个极限能量密度。它是宇宙的“最大压缩”点。你无法将物质压缩超过这个点。时空的“弹簧”不会坍缩成奇点（无限密度的点），而是会产生反向作用。这种排斥力防止了宇宙出现一个时间上的“开端”，即那种所有东西都被挤压成虚无的状态。
开端发生了什么？
论文通过计算机模拟来观察当宇宙处于这个最大压缩点时会发生什么。
- 反弹： 宇宙并非始于奇点，它可能是在收缩，撞到了这个“极限密度”墙，然后反弹进入了膨胀阶段。
- 加速： 当宇宙在这次反弹后开始扩张时，它不仅仅是在扩张，还在加速。这解释了为什么我们今天看到宇宙正在加速运动，但论文声称，这是时空“扭转”的自然结果，而不是某种神秘的、被称为“暗能量”的隐形力量。
- 无需暗能量： 在标准宇宙学中，我们需要“暗能量”来解释为什么宇宙在加速。本文认为，时空的“扭转”起到了类似真空效应的作用，将宇宙推开，使得暗能量变得不再必要。
宇宙的三种形状
论文针对三种不同形状的宇宙测试了这一观点：
- 平坦型： 像一张无限延伸的纸。
- 封闭型： 像球体的表面（有限但没有边缘）。
- 开放型： 像马鞍形（无限且向另一方向弯曲）。
结果显示，对于所有这三种形状，宇宙都避免了“大挤压”。即使是在一个可能会向内坍缩的封闭宇宙中，“扭转”也会产生一种排斥力，阻止坍缩并将其转化为扩张。
这对恒星意味着什么？
论文还提到，这种“扭转”会影响像恒星和星系这样沉重且旋转的天体。
- 陀螺类比： 想象一个旋转的陀螺。在标准引力下，它只是在旋转。但在这种理论中，时空的“扭转”会与物体的自旋产生相互作用。
- 阻止黑洞形成： 作者提出，由于在高密度下存在这种排斥力，物质可能永远不会坍缩到足以在黑洞内部形成“奇点”的地步。坍缩会停止并发生反弹，这可能会改变我们对这些“宇宙怪兽”内部情况的理解。
总结
这篇论文声称，通过在我们的引力理解中加入“扭转”，我们可以解决宇宙学中最令人头疼的问题：奇点问题。
- 旧观点： 宇宙始于一个无限密度的破碎点。
- 新观点（本文观点）： 宇宙在时间上没有起点也没有终点。它在收缩与扩张之间循环往复，通过撞击由时空扭转特性所形成的“极限密度”墙来进行反弹。
作者得出结论，该理论消除了需要用“暗能量”来解释宇宙加速的需求，并提供了一种描述宇宙的方法，从而避开了在物理学上无法实现的“奇点”概念。
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