多年來,物理學家們嘗試過解釋暗能量- 一種神祕的影響力,將空間推開的速度比重力將其中的物體拉在一起的速度還要快。但物理學並不總是要弄清楚事物是什麼。很多都是在弄清楚什麼事情原因。
在最近的一篇論文中,一群物理學家問了這個問題,並發現在某些情況下,可能會導致時間向前推進。
當你把一個球扔到空中時,它開始時會有些加速,但隨後隨著地球引力的作用而減慢。如果你扔得夠快(對於那些想嘗試的人來說,大約每秒 11 公里),它永遠不會減慢足以轉身並開始向您落回,但由於地球引力,當它遠離您時,它的移動速度仍然會更慢。
20 世紀 90 年代的物理學家和天文學家預計,在- 一個將物質拋向四面八方的事件。所有這些物質的集體引力應該會減慢它的速度,就像地球減慢球的速度一樣。但他們發現的並非如此。
相反,一切似乎都加快了。宇宙中存在某種東西,它在物理上將空間分開的速度比重力將物體拉到一起的速度還要快。這種影響很小——只有當你觀察遙遠的星系時才會注意到——但它確實存在。它被稱為暗能量——“黑暗”,因為沒有人知道它是什麼。
如果不是人類尋找他們無法解釋的事物的過程,科學就什麼都不是,所以這並不是宇宙第一次難倒我們。幾個世紀以來,這些難題之一就是時間本身:為什麼時間有一個箭頭從過去指向現在,再指向未來?
這似乎是一個愚蠢的問題 - 我的意思是,如果時間不前進,那麼結果就會先於原因,這似乎是不可能的 - 但它比你想像的要少。
據我們所知,宇宙僅根據物理定律運作。和幾乎所有物理定律我們知道的是時間完全可逆,這意味著無論時間向前或向後,它們造成的事情看起來都完全相同。
一個例子是行星圍繞恆星運行的路徑,該路徑受重力控制。無論時間向前或向後,行星軌道都遵循完全相同的路徑。唯一的區別是軌道的方向。
但物理學的一個重要部分不是時間可逆的,這就是第二定律。它指出,隨著時間的推移,宇宙中的無序程度總是會增加。就像暗能量一樣,我們已經注意到了宇宙中的一些東西,但我們仍然沒有完全理解它——儘管不可否認,我們對它的了解比對暗能量的了解更好。
為此,物理學家們,不情願地接受了第二定律作為時間之箭的來源:事情發生後,無序度總是會增加,這就要求時間只能朝一個方向移動。
埃里溫物理研究所的物理學家 AE Allahverdyan 和來自埃里溫物理研究所的 VG Gurzadyan埃里溫國立大學,皆位於亞美尼亞,決定看看——至少在有限的情況下——暗能量和第二定律是否可能相關。為了測試它,他們研究了一個簡單的例子,例如一顆行星繞著一顆質量不斷變化的恆星運行。
他們發現,如果暗能量要麼不存在,要麼暗能量將空間拉在一起,那麼行星就會無聊地繞著恆星運行,不會發生任何有趣的事情。沒有辦法區分時間前進的軌道和時間倒退的軌道。
但如果暗能量將空間推開,就像在我們的宇宙中一樣,行星最終會被遠離恆星,走上一條不歸路。這讓我們區分了過去和未來:以一種方式運行,行星被甩出,以另一種方式運行,行星進入並被恆星捕獲。
暗能量自然會導致時間之箭。
作者強調,這是一個非常有限的情況,他們當然不會聲稱暗能量是時間不斷前進的原因。但他們展示了熱力學和暗能量之間可能的聯繫,這可以幫助我們比以往更好地理解其中一個或兩者。
該研究發表於物理評論E。