多年来,物理学家们尝试过解释暗能量- 一种神秘的影响力,将空间推开的速度比重力将其中的物体拉在一起的速度还要快。 但物理学并不总是要弄清楚事物是什么。 很多都是在弄清楚什么事情原因。
在最近的一篇论文中,一群物理学家问了这个问题,并发现在某些情况下,可能会导致时间向前推进。
当你把一个球扔到空中时,它开始时会有些加速,但随后随着地球引力的作用而减慢。 如果你扔得足够快(对于那些想尝试的人来说,大约每秒 11 公里),它永远不会减慢足以转身并开始向您落回,但由于地球引力,当它远离您时,它的移动速度仍然会更慢。
20 世纪 90 年代的物理学家和天文学家预计,在- 一个将物质抛向四面八方的事件。 所有这些物质的集体引力应该会减慢它的速度,就像地球减慢球的速度一样。 但他们发现的并非如此。
相反,一切似乎都加快了。 宇宙中存在某种东西,它在物理上将空间分开的速度比重力将物体拉到一起的速度还要快。 这种影响很小——只有当你观察遥远的星系时才会注意到——但它确实存在。 它被称为暗能量——“黑暗”,因为没有人知道它是什么。
如果不是人类寻找他们无法解释的事物的过程,科学就什么都不是,所以这并不是宇宙第一次难倒我们。 几个世纪以来,这些难题之一就是时间本身:为什么时间有一个箭头从过去指向现在,再指向未来?
这似乎是一个愚蠢的问题 - 我的意思是,如果时间不前进,那么结果就会先于原因,这似乎是不可能的 - 但它比你想象的要少。
据我们所知,宇宙仅根据物理定律运行。 和几乎所有物理定律我们知道的是时间完全可逆,这意味着无论时间向前还是向后,它们造成的事情看起来都完全相同。
一个例子是行星围绕恒星运行的路径,该路径受重力控制。 无论时间向前还是向后,行星轨道都遵循完全相同的路径。唯一的区别是轨道的方向。
但物理学的一个重要部分不是时间可逆的,这就是第二定律。它指出,随着时间的推移,宇宙中的无序程度总是会增加。 就像暗能量一样,我们已经注意到了宇宙中的一些东西,但我们仍然没有完全理解它——尽管不可否认,我们对它的了解比对暗能量的了解更好。
为此,物理学家们,不情愿地接受了第二定律作为时间之箭的来源:事情发生后,无序度总是会增加,这就要求时间只能朝一个方向移动。
埃里温物理研究所的物理学家 AE Allahverdyan 和来自埃里温物理研究所的 VG Gurzadyan埃里温国立大学,均位于亚美尼亚,决定看看——至少在有限的情况下——暗能量和第二定律是否可能相关。 为了测试它,他们研究了一个简单的例子,比如一颗行星绕着一颗质量不断变化的恒星运行。
他们发现,如果暗能量要么不存在,要么暗能量将空间拉在一起,那么行星就会无聊地绕恒星运行,不会发生任何有趣的事情。 没有办法区分时间前进的轨道和时间倒退的轨道。
但如果暗能量将空间推开,就像在我们的宇宙中那样,行星最终会被远离恒星,走上一条不归路。 这让我们区分了过去和未来:以一种方式运行,行星被甩出,以另一种方式运行,行星进入并被恒星捕获。
暗能量自然会导致时间之箭。
作者强调,这是一个非常有限的情况,他们当然不会声称暗能量是时间不断前进的原因。 但他们已经展示了热力学和暗能量之间可能存在的联系,这可以帮助我们比以往更好地理解其中一个或两者。
该研究发表于物理评论E。