两个不同的物理学家团队一直在研究宇宙中的时间流动,他们提出,大约 140 亿年前,可能会产生第二个反向镜像宇宙,其中时间沿相反方向移动:它向后移动,而不是向前移动。
研究人员表示,基本上,如果我们观察镜像宇宙,我们会看到时间从未来移动到过去,但从那个宇宙的角度来看,我们的时间看起来像是向后移动,而不是向前移动。
“时间并不是预先存在的东西,”英国牛津大学的物理学家之一朱利安·巴伯(Julian Barbour)说道,告诉 Quartz 的奥利维亚·戈德希尔 (Olivia Goldhill)。“我们必须根据宇宙中发生的事情来推断时间的方向和流动。当我们以这种方式看待它时,很自然地说时间从那个中心点开始并向相反的方向流动。”
几十年来,物理学家一直在努力解决这样一个事实:支配宇宙的基本物理定律都没有规定时间必须向前推进。 “无论是通过牛顿的万有引力、麦克斯韦的电动力学、爱因斯坦的特殊和或者量子力学,如果时间向前或向后流动,所有最能描述我们宇宙的方程都会完美地起作用。”李·比林斯 (Lee Billings) 为科学美国人。
早在 1927 年,英国天体物理学家阿瑟·爱丁顿 (Arthur Eddington) 就提出存在“时间之箭”,它是物理学一个分支的基本性质,称为“时间之箭”。热力学。
第二定律指出在任何孤立的系统中——例如宇宙——熵(或无序)必须增加,因此无论时间箭头是向后还是向前移动,事物都必须始终向更高的熵状态前进。
我们对宇宙及其热力学时间箭头的看法是,当大爆炸发生时,我们的宇宙就像一个新的完整鸡蛋一样开始,具有高秩序和低熵。很快,那颗‘蛋’就破碎了,被搅得面目全非,一切都陷入了混乱的高熵状态。
这个假设的问题在于它不允许物理基本定律允许的时间向后移动。你不可能从破碎的鸡蛋变成高度有序、完美的完整鸡蛋,那么怎么办呢?
约书亚·索科尔 (Joshua Sokol) 解释道新科学家:
“放眼整个宇宙,我们……将未来定义为熵增加的时间方向。通过研究遥远星系的运动,我们可以预测宇宙将如何演化。或者我们可以将时间倒回到大爆炸时期,当时宇宙的熵一定要少得多。
尝试进一步倒转,我们会遇到一个宇宙学难题。如果大爆炸确实是时间的开始,我们就无法继续下去,但既然如此,为什么它的熵这么低呢?如果这不是时间的开始……我们仍然想知道永恒的宇宙如何达到如此低的熵状态,从而允许时间之箭的形成。”
朱利安·巴伯和他在英国的同事早在2014年就发表过一篇论文认为这个时间箭头是由重力而不是热力学控制的。出版于物理评论快报,他们描述了如何对 1000 个粒子进行计算机模拟,这些粒子全部受牛顿引力控制——这是你能想象到的最简单的宇宙模拟。
他们发现,由于重力,粒子最终彼此之间的距离最小——他们称之为雅努斯点。然后,粒子会向不同的方向向外扩展,这意味着时间如何在实际的多元宇宙中向前和向后移动。
“当粒子向外膨胀时,它们会在两个不同的时间方向上膨胀,”Goldhill 为 Quartz 撰稿。 “巴伯和他的同事创建了一个简化的 1000 个粒子点的宇宙模型,显示了这种双重膨胀,重力在两个方向上创建结构。”
“这是最简单的事情”巴伯谈到他的研究。 “你从中心雅努斯点开始,那里的运动是混沌的——这就像希腊的原始混沌概念——但然后在两个方向上你都会形成这种结构。如果这个理论是正确的,那么在宇宙的另一边就会有另一个宇宙。大爆炸中时间体验的方向与我们的相反。”
现在,另外两位物理学家,加州理工学院的肖恩·卡罗尔和麻省理工学院 (MIT) 的艾伦·古斯,使用不同的粒子模型得出了类似的结果。
正如索科尔所描述的新科学家,在这个模型中,他们创建了有限的粒子云,并将其放入无限的宇宙中。很快,两个不同的时间箭头自发地出现——其中一半朝着熵增加的方向移动,而另一半则聚集在中心,熵减少,然后穿过并向外移动回到混乱中。
“最终整个云都在膨胀,熵也在同步上升。”索科尔说。
也许这个中间的低熵区域描述了大爆炸,但也解决了不存在“时间的开始”的问题——只有最低的混沌状态。
卡罗尔和古斯尚未公布他们的模型结果,并承认有很多限制这仍然需要解决,但结合巴伯团队的工作,可以肯定地说,除了“一个宇宙从一开始就被创造”的假设之外,还有其他事情正在发生。我猜时间蝙蝠毕竟是对的。
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