你知道“鏡子宇宙”的存在嗎？

研究人員表示，從我們這個(gè)角度看鏡子宇宙的話，時(shí)間是從未來流向過去的，但是如果從鏡子宇宙的角度看，我們的時(shí)間也是反向流動(dòng)的。

“時(shí)間不是預(yù)先存在的”，英國牛津大學(xué)的物理學(xué)家Julian Barbour告訴Olivia Goldhill，“ 我們只能從宇宙中發(fā)生的事情中推斷時(shí)間流動(dòng)的方向，從我們的視角來看，認(rèn)為時(shí)間從某個(gè)中點(diǎn)開始，反向流動(dòng)，這很正常?！?/p>

物理學(xué)家通過幾十年的研究得出了一個(gè)結(jié)論：沒有一項(xiàng)定律說時(shí)間一定是向前流動(dòng)的?！盁o論是牛頓的萬有引力，麥克斯韋的電動(dòng)力學(xué)，愛因斯坦的狹義和廣義相對(duì)論和量子力學(xué)，所有公式都說明，不管時(shí)間是向前流動(dòng)還是向后流動(dòng)，宇宙都能很好地工作，”Lee Billings 在美國科學(xué)中寫道。

早在1927年，英國天體物理學(xué)家Arthur Eddington提出了“時(shí)間之矢”的存在，它體現(xiàn)了物理學(xué)分支的一項(xiàng)基本屬性，被稱作：熱力學(xué)。

熱力學(xué)第二定律指出，在任何獨(dú)立的系統(tǒng)中（比如宇宙），熵（或障礙）都要增加，因此無論時(shí)間之矢向前還是向后移動(dòng)，事物都是向熵增加的方向移動(dòng)。

我們對(duì)宇宙和其時(shí)間之矢的理解是：我們的宇宙最初就像一個(gè)完整的雞蛋，大爆炸發(fā)生時(shí)，這個(gè)“雞蛋”在瞬間被打破，變得面目全非，里面的物質(zhì)都陷入了混亂，變成了高熵狀態(tài)。

這一假設(shè)的問題在于，它不符合物理學(xué)基本定律中的時(shí)間反向運(yùn)動(dòng)規(guī)律：你不能把一個(gè)破碎的雞蛋變回成一個(gè)完整的。

Joshua Sokol 在《新科學(xué)家》中解釋道:

“放大到整個(gè)宇宙，我們定義未來依據(jù)的是：以熵增加的方向?yàn)闀r(shí)間流動(dòng)的方向。通過對(duì)遙遠(yuǎn)星系運(yùn)動(dòng)的研究，我們可以預(yù)測宇宙將如何演變。或者我們可以將時(shí)間倒退到大爆炸前，那時(shí)的宇宙一定會(huì)有很少的熵。

我們試圖進(jìn)一步倒退，但是這時(shí)遇到了一個(gè)問題。如果宇宙大爆炸的確是時(shí)間的起點(diǎn)，那么我們就無法再繼續(xù)進(jìn)行研究了，但如果真的是這樣，為什么宇宙有這么低的熵？反而言之，如果這不是時(shí)間的起點(diǎn)……怎樣的宇宙可以達(dá)到這樣的低熵狀態(tài)，還允許時(shí)間之矢的形成。

Julian Barbour和同事在2014年發(fā)表的論文稱：時(shí)間之矢受重力影響，不是熱力。他們在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表的文章中描述了在最簡單的宇宙模擬環(huán)境中，由計(jì)算機(jī)模擬的1000顆粒都受牛頓引力支配。

他們發(fā)現(xiàn)，由于重力作用，顆粒之間沒有了距離，它們就會(huì)以不同的方向進(jìn)行擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)，這也就是時(shí)間可以在宇宙中向前或者向后流動(dòng)的原因。

“顆粒再向外擴(kuò)張時(shí)，就形成了兩個(gè)不同的時(shí)間方向，”Goldhill 在Quartz（雜志）發(fā)表的文章中寫道，“Barbour 和他的同事們創(chuàng)建了宇宙展示這種雙重?cái)U(kuò)張的簡單模型，重力在兩個(gè)方向上都建立了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)?！?/p>

“這是最簡單的事，” Barbour說，“如果以粒子的雙重方向擴(kuò)張得出的這個(gè)理論是正確的，那么大爆炸后還會(huì)形成一個(gè)時(shí)間方向和我們相反的宇宙?！?/p>

現(xiàn)在，加州理工學(xué)院的Sean Carroll和美國麻省理工學(xué)院（MIT）Alan Guth，兩位物理學(xué)家都提出了相似的結(jié)論。

正如Sokol在《新科學(xué)家》所描述的那樣，在這個(gè)模型中，他們創(chuàng)造了一個(gè)有限的粒子云，將它扔進(jìn)了無限的宇宙中。很快就產(chǎn)生了兩種不同方向的時(shí)間箭頭，一半走向熵增加，而另一半在轉(zhuǎn)向混沌之前聚集在中心，減少熵。

“最終整個(gè)粒子云擴(kuò)張，熵也隨之增加，” Sokol說。

或許這個(gè)低熵的中間區(qū)域很好的解釋了大爆炸的成因，也說明宇宙是沒有“時(shí)間起點(diǎn)”的。

Carroll和Guth還沒有發(fā)表模型的結(jié)論，他們說還需要再消除一些限制，但是和Barbour的團(tuán)隊(duì)一起工作，他們確信，除了研究“宇宙是時(shí)間的起點(diǎn)”這個(gè)假設(shè)，還會(huì)研究出一些別的內(nèi)容。

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