|
|
时间的奥秘并非自古就有的，而是随着科学的进步而产生的。根据现代物理学(量子理论和相对论)，它们没有方向，也就是说，没有过去和未来的区别。
那么，人的感知为什么会跟时间或者物理定律不一致呢?已故科学家史蒂芬霍金将其归因于三个原因，或者说三个时间方向:宇宙时间方向，热力学时间方向和心理时间方向。
首先，宇宙是由大爆炸产生的，这导致了宇宙的膨胀。因此，宇宙学的时间方向与膨胀箭头的方向是一致的。
其次，根据热力学第二定律，熵(无序度)随时间增加。例如，有一盒黑白珠子(高度有序)，你不停地摇动，晃动的时间越长，小球的排列就越混乱(无序)。因此，无序随时间增加，即通过事物的过程，给出时间的方向，区分过去和未来。
第三，在人们的心理中，他们感知时间的流逝，所以在时间的方向上，他们可以记住过去，但只能猜测，不能记住未来。
时间的热力学箭头和心理学箭头必须指向同一方向，这是智慧生命(人类)存在所必需的。人类消耗食物(能量的有序状态)，然后将其转化为热量(能量的无序状态)。老人的生命历程决定了两者之间时间箭头的一致性。
那么为什么宇宙膨胀和热力学的时间方向是一致的呢?根据已故科学家史蒂芬霍金的近似，宇宙以一种非常平坦而有序的状态开始，正如我们现在所观察到的，这种状态显示出清晰而一致的时间箭头。如果宇宙一开始是团块状的，并且是完全无序的，那么这种无序就不会随着时间的推移而增加，所以就不会有清晰的概念。
热力学时间箭头;如果宇宙的无序度在减小，那么热力学和宇宙膨胀的时间箭头应该是相反的。但后者与我们的观察不一致。史蒂芬霍金认为三个时间方向的一致性是不可避免的。然而，史蒂芬霍金的理论仍然难以说服公众。一般来说，他只会建立非凡的联系。这个所谓的时间(方向)之谜一直困扰着物理学家和哲学家。最近，一些研究人员说，时间之谜涉及宇宙起源的情节，但大多数研究人员仍然同意它与熵的关系，即任何不受外界影响的系统，其无序程度随时间的增加而增加。
不幸的是，仅仅根据热力学第二定律来解释时间之箭并不能解决这个谜团。事实上，熵的增加决定了时间的方向，直到一切都处于平衡状态，也就是完全混沌状态。宇宙的混沌状态，就像我们实际观察到的那样，并没有达到它可能达到的水平(混沌);换句话说，宇宙的熵曾经很低，它有很大的增加空间。但是在这里，人们不得不问为什么过去的熵如此之低，特别是当大爆炸开启宇宙时钟的时候。
5年前，在圣地亚哥举行的美国先进科学协会(Advanced Scientific American Association)年会上，理论物理学家卡罗尔(Carol)说，“让我们回到大爆炸时代，把这个问题带到可观测宇宙的起点。”
大约137亿年前，大爆炸瞬间发生，宇宙一直在膨胀。根据这种扩展来解释时间在我们日常生活中的流动，这种方法开始于半个世纪前。当时，天文学家T. Goth是第一个将热力学时间之箭与宇宙大爆炸定义的宇宙时间之箭联系起来的人(引入了膨胀)。哥特认为膨胀空间增加了熵的方向，无论是开始时的低熵还是高熵。即使它在开始的时候是高的，膨胀会使它更高，所以宇宙时间正在前进(即将到来)。
卡罗尔说，这个解决方案只是承认时间方向的存在，而没有解释其原因。基本上，它把大爆炸定义为过去的一个点，时间从这个点流向一个方向。但是这种解释使得在宇宙学方程中发现的两个时间方向之间不可能保持等价，所以Carol建议要找到完美的答案，我们必须回到更早的时间，或许是在大爆炸之前!
卡罗尔在大会上说:“你总是听到宇宙学家说大爆炸是时间和空间的开始，在大爆炸之前什么都没有。我们不知道大爆炸之前发生了什么，但绝对有可能发生了什么。
事实上，今天许多宇宙学家都在认真研究大爆炸之前可能发生的事情的可能性。而自然界创造的宇宙只是众多时空特征中的一个气泡，却包裹着永恒的外衣。这个复杂的多宇宙世界包含无数的单一宇宙，每个宇宙都诞生在自己的大爆炸中。婴儿的“泡泡”与肚脐虫洞紧密相连，导致了原始的空洞。
卡罗尔说，这个空洞可能是一个高熵区域。然而，虚无不能表达一个确切的描述。因为根据量子物理的不确定性原理，不允许有一个完全空的空间。能量的起伏是不可避免的。在极少数情况下，波动的能量大到足以打破一个完整的“气泡”，进入婴儿宇宙的存在。婴儿宇宙可能会膨胀到那种状态，让人类物理学家“看到”人的内部，并检查他们的内部。
卡罗尔说:“由于能量的作用，能量的起伏往往会导致宇宙中的一小滴物质膨胀。”能量在转化为物质和辐射之前可能会存在一段时间，整个场景看起来就像我们的大爆炸。
这样，大爆炸前存在的高熵虚无时空总能将其熵增加到更高的水平，直至宇宙诞生。虽然婴儿宇宙可能是低熵的，但系统的总熵可能更高。离开母空间后，低熵婴儿宇宙将会膨胀。当它膨胀时，热力学第二定律使时间沿单一方向运行。最终，宇宙的熵将达到最大值。
最好的情况是出现两个方向。因为空可以在空间和时间中产生大量的“泡泡”，所以每个泡泡都有一个单向的时间箭头。这个“泡沫”是向前的，而另一个“泡沫”将会反转，最终保持时间的对称性。
任何“泡沫”的拥有者总是相信，过去的大爆炸创造了他们的泡沫。在一个无所不知的超级观察者眼中，时间显然是朝两个方向运动的，就像物理学定律一直指出的那样。
卡罗尔说:“关键是，整个宇宙，整个宇宙，相对而言是完全对称的。”他警告说，这种观点是推测性的，在宇宙学家的计算中还没有看到严格的证据。这只是众多观点之一，这些观点调和了永恒的物理法则和时间的方向箭头。例如,麻省理工学院的物理学家l . McCohen指出热力学第二定律实际上允许时间的双向性,但任何发生在扭转(时间)不会留下任何痕迹或记录,甚至内存(如果你炒蛋,和时间向后运行,不仅将鸡蛋炒之前,而且你的大脑的神经细胞将恢复到过去。状态，清除你刚刚炒蛋的经验。所以如果时间朝相反的方向流动，你根本感觉不到。
即使McCohen证实了这一观点，它也无法解释为什么科学家们一开始就接受熵如此之低。
还有一个更复杂的问题:解决时间之谜涉及热力学第二定律，因此必须考虑它的有效性和正确性。
近年来，越来越多的学者对热力学第二定律的有效性提出了质疑。例如，S沃尔特斯在他的《新科学》一书中说，引用计算机模型可以证明热力学第二定律是完全错误的;其他研究人员也通过检验不同的状态，特别是量子效应起作用的状态，发现热力学第二定律中的一些漏洞。意大利物理学家G. Abraham最近指出，“热力学第二定律在过去的15年中受到了前所未有的挑战，相关文献发表了50多篇论文”。
到目前为止还没有令人信服的解释来解释时间(方向)之谜，这并不奇怪。经过几十年的努力，物理学界试图解释几个主要问题，但都失败了。
现在，我们只知道构成宇宙的主要物质是物质，性质未知的暗物质，以及同样神秘的暗能量。
我们还不明白的是，为什么这三种物质的密度比是5:25:70，以及大尺度(主要是引力)的定律最终能否与微观世界的量子定律相匹配。到目前为止，将引力与量子物理相结合的努力还没有取得完全的成功。
这些问题正在平息下来。一些科学家认为，这意味着21世纪将发生另一场爱因斯坦式的革命，而且是关于时间的性质的革命。有些人认为，这样的革命是必要的，以解决神秘的时间方向。其中包括诺贝尔物理学奖得主，伊利诺斯大学的物理学家安东尼·莱格特。“如果我们实现了一场真正的革命，可以与相对论或量子理论相媲美，它将从根本上改变我们对未来几十年物理学时间方向的思考。
原文地址：今日头条 |
|
窥视卡
雷达卡
发表于 2019-11-7 21:12:08
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡
