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2022年01月16日

阿姨獲救后不舍踩消防員肩膀

#成都串串店內一男子被潑火鍋油#

我們知道時間將如何結束,但時間是如何開始的?_蜘蛛資訊網

2021的最后一天

    

  新浪科技訊 北京時間12月9日消息,據國外媒體報道,如果將我們的日常生活拍成電影,然后倒放,觀眾們一定會注意到許多不對勁:河水朝山上流,破碎的雞蛋重新合為一體,潮水退回海中、沙灘上隨之出現了足跡……在現實生活中,我們可以毫不費力地辨認出哪些是過去、哪些是未來,因此順序一旦顛倒,我們就很容易看出其中的問題。這種自然現象自帶的方向性又叫“時間箭頭”。由于我們對它太過熟悉,很難想象它的起源至今還是個未解之謎。

  熱力學與時間箭頭

  物理學家最早遇到時間箭頭的問題是在19世紀、研究氣體分子運動規律的時候。假設有一個裝滿氣體的盒子,中間由一道屏障隔開,左側的氣體溫度比右側的高。若將屏障撤掉,左側快速運動的分子便會與右側運動速度較慢的分子相互碰撞,使能量重新分配。不久,氣體的溫度便會變得統一,即所謂的熱力學平衡狀態。這一過程是不可逆的,永遠不可能反向發生。若沒有外界干預,熱量永遠都是從高溫熱源向低溫熱源流動,這便是熱力學第二定律。

  這個結果看似簡單,但其中其實暗藏著一條悖論。支配分子運動的物理學定律具有時間對稱性,不會區分過去與未來。如果在某種魔法的作用下,盒子里的所有氣體分子的速度突然同時反轉,盒中的氣體溫度便會一側高、一側低。分子運動法則本身并不會阻止熱量違反熱力學第二定律、從低溫向高溫流動。我們之所以不會看到這種詭異的時間順序,是由其初始條件決定的。上文舉例中的氣體開始時處于有序狀態,熱能的分布并不均勻。要想解釋盒中氣體的時間箭頭,首先要弄清它是如何達到這種初始狀態的。

  1852年,物理學家開爾文男爵將熱力學第二定律應用到了宇宙學中,結果得出了科學史上最令人沮喪的結論。開爾文稱,宇宙正在緩慢地死去,沿著一條下坡路上一去不回頭,最終所有可用的能量源都將耗盡,宇宙也將隨之陷入死寂。

  開爾文對宇宙熱寂的預測不難理解,我們只需要看看太陽就行。太陽一直在以1020兆瓦的功率、一刻不停地向冰冷的宇宙噴吐熱量。只要太陽的核燃料尚未用盡,這一過程就會一直持續下去。但這些燃料遲早會耗盡,太陽也會隨之死去。不僅是太陽,這也是所有恒星的命運、甚至整個宇宙的命運。宇宙不可能永遠維持目前這種狀態,就像一臺巨大的時鐘一樣,經歷了一個又一個漫長的紀元,遲早有停擺的那一天。

  但這也向我們拋出了一個巨大的謎團:這臺巨大的宇宙之鐘最開始是怎么“上發條”的呢?還是以充滿氣體的盒子為例,這些氣體的時間箭頭的起源需要追溯回到它們的初始狀態,即開始時的溫差。氣體一開始處于熱力學不平衡狀態,一邊較熱,一邊較冷。那么,宇宙的初始條件是否與其有某些相似之處呢?

  答案或許就隱藏在宇宙大爆炸之后的余輝中。宇宙微波背景輻射至今仍然充斥著宇宙的每一個角落,并且衛星已經精確繪制了其分布情況。但與裝滿氣體的盒子不同,宇宙背景輻射的密度變化規律明顯達到了熱力學平衡狀態,也就是說,宇宙各處的溫度均一致。

  那么,要想解釋現如今的時間箭頭,我們在哪里才能找到這種極其重要的原始熱力學不平衡狀態呢?

  引力秩序或為時間箭頭之源

  目前的主流理論認為,宇宙大爆炸為宇宙的起源。根據我們目前對宇宙大爆炸的了解,早期宇宙的簡潔性和秩序性堪稱完美,物質在空間中的分布極其均勻一致,且各處膨脹速度均相同。這種原始的結構簡潔性構成了時間箭頭的來源。從星系到星團,從恒星到行星,如今我們在宇宙中觀察到的所有結構都是在引力作用下、由原始的平滑狀態雕琢而來的。例如,太陽就是由一團氣體在自身重力作用下向內壓縮、溫度不斷升高、直至激活核反應形成的。也許最初只是與均勻狀態稍有偏離(可能僅有一百萬分之幾),后續孕育出大尺度結構的種子便就此埋下。從宇宙微波背景明顯的溫度變化規律中也能看出這一點??茖W家認為,這些差異可能是宇宙大爆炸發生后一瞬間量子波動的產物。按照這一假設,引力便是宇宙秩序的本源,后續一切不可逆的熱力學過程都由此展開。

  但謎團至此仍未完全解開。我們肯定會問,為何宇宙剛誕生時的引力秩序會接近完美呢?答案在一定程度上或與大爆炸的“大”字有關,也就是宇宙暴脹。該理論認為,宇宙剛剛誕生時,體積在瞬息之間迅速增大了無數倍,在此之前存在的任何不規則引力都在這一過程中被抹平了,就像氣球充氣后、表面的褶皺便會消失一樣。根據該理論,這次短暫但劇烈的暴脹是由一股巨大的“反引力”驅動的。這股反引力既“點燃”了宇宙大爆炸,又解釋了其無與倫比的簡潔性和近乎完美的一致性。

  事實上,反引力在愛因斯坦的廣義相對論中也占有一席之地。愛因斯坦最早于1917年提出了這一概念。按照如今宇宙學家的設想,宇宙也許曾被某種量子場所籠罩,正是這個量子場產生了一股強大的反引力,導致了宇宙初期暴脹的發生。

  雖然這個場的存在純屬猜測,但大多數物理學家和宇宙學家都認同這一基本思路,并圍繞該主題展開了眾多理論研究項目。我們可以忽略其中的技術性細節,因為這些不重要。在解釋時間箭頭時,最重要的一點是,有某種類似物理定律的過程導致了宇宙暴脹的發生,這也是所有時間箭頭相關問題的根源。就像支配日常生活中所有不可逆過程的物理法則一樣,主導宇宙暴脹的法則也具有時間對稱性,不會區分過去與未來。要想從時間對稱性法則中衍生出時間不對稱性、即時間箭頭的方向,唯一的方法便是限定特殊的初始條件。對宇宙暴脹而言,這就意味著宇宙剛剛誕生時、便伴隨著一個處于特殊狀態下的暴脹場。

  如果主宰宇宙初期的物理法則的確具有時間對稱性,就意味著解釋時間箭頭的重擔落到了最初的起點、即宇宙的終極初始條件上。從這里開始,我們便真正進入了一片未知的領域。宇宙是從一片虛無中誕生的嗎?還是說在宇宙大爆炸發生之前,便已經有些東西存在了?

  假設時間是與宇宙大爆炸同時開始的,那么我們完全可以宣布,宇宙開始時的確處于一種獨特的、高#谷愛凌又奪冠了#度有序的狀態。但從另一個角度來看,如果宇宙大爆炸只是宇宙歷史上的一個階段,那么宇宙也許根本沒有所謂的最初起點。這樣一來,時間箭頭又該作何解釋呢?

  有一種理論認為,所謂“大爆炸”其實只是一次“大跳躍”,宇宙開始膨脹前,先是經歷了一段時間的收縮,當時的時間箭頭與如今是相反的。這樣一來,大爆炸就成了一個具有高度引力秩序的對稱點,在我們所處的這個紀元,時間箭頭指向前方;而在宇宙大爆炸的另一端,時間箭頭則指向后方。還有一種類似的猜測認為,在遙遠的將來,宇宙也許會停止擴張、開始加速收縮,最終在一場“大壓縮”中發展到頂峰,就像一次方向相反的大爆炸。在收縮階段,時間箭頭的方向會倒轉過來。雖然目前的觀測結果暫不支持宇宙會重新收縮的說法,但我們不能排除這種可能性。另外還有一種可能,也就是我們所說的多重宇宙。該理論認為,我們所在的宇宙也許只是無限宇宙中的一個。讓我們打開上帝之眼、跳到這些宇宙之外看一看,有些宇宙的時間箭頭方向朝內、有些朝外,且二者數量均等。不過這里的“朝內”、“朝外”是由我們自己決定的。

  這些稀奇古怪的宇宙模型都是為了體現物理法則自帶的時間對稱性。但也有一些科學家認為,物理學家或許太執迷于對稱性了,也許物理法則有時也會打破時間對稱性,只是程度較輕而已。而事實也的確如此??茖W家已經在亞原子粒子中觀察到了一些晦澀難解的現象:少數過程會朝相反的時間方向發生。也許這些微#男子為嚇唬鄰居偽造核酸陽性#觀效應可以為我們打開一扇窗,讓我們窺探到物理學的更深處,再將其應用到宇宙的誕生之謎中。這樣一來,時間箭頭這個曠世之謎或許終可揭曉謎底了。

  唯有時間能告訴我們答案。(葉子)

當前文章:http://www.artdinox.com/s3z2d/qzs8.htm

發布時間:03:31:02