如果时间会朝着相反的方向前进,人们会变得越来越年轻,而不会变老去。且渐渐忘记自己知道的事情和技能,最后在父母亲温暖的目光注视下结束自己的人生。虽然觉得很奇怪,但是关于时间的方向,是宇宙学家们努力钻研的问题之一。

我们认为时间有一个方向是理所应当的。但是,物理学家们并不这么认为。大部分物理法则即使时间逆转也可以适用。那么,为什么时间只能向前推进?

时间它存在的真正意义是什么(它为什么只前进)(1)

“时间”是否有开始?

一般时间的观念最终都基于宇宙的演化。仰望宇宙,用望远镜等捕捉各种现象的时候,看到的一切都是过去发生的事件。之所以这么说,是因为所看见的事物都是有光的,光有一定的速度,到达我们的眼中需要时间。

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图解:沙漏中的沙子流量可以用来衡量时间的流逝。它也具体地代表了现在在过去和未来之间。

通过简单的观察,我们可以了解关于宇宙的时间。这就是夜空是黑暗的事实。如果,宇宙有着无限的过去和无限的范围,夜空则必须是明亮的。因为夜空中有着无限的星星,光芒将来自于过去。

长期以来,包括爱因斯坦在内的科学家都认为,宇宙是静止和无限的。然而,实际上观测显示的是,宇宙一直都在持续膨胀,速度也会越来越快。这意味着,大爆炸是宇宙的开始,是从一个特别小的状态开始的。在大爆炸之前,时间没有前进的空间,也就是说,意味着时间已经开始了。

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能观测到来自宇宙大爆炸的最老的光吗?实际上是可以的,那就是宇宙微波背景辐射,从那你还可以推测出宇宙的年龄。

话虽是如此,但根据爱因斯坦的特色相对论,时间并不是绝对的,而是相对的。假设你比我移动的快,于是,围绕你的时间速度将比我经历的时间慢。在宇宙中,也有天体以接近光速的速度旋转。(顺便一提,光速不会变化,而且是宇宙最快的速度。)因此,在宇宙中,另一个时间流向了其他的地方。

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那么,是否有可以在整个宇宙中共享的标准时间吗?宇宙是平均均匀的,平均而言,从任何方向都是相同的,因此存在着“时空”。而所需要做的就是,研究宇宙微波背景辐射的本质。这告诉了我们宇宙的年代。天文学家们所知道的答案是,137.99亿岁。

时间之箭

事实证明,大爆炸开始时,时间已经开始了,但是还残留着难题。那么,原本所谓的时间是什么?就是这样吧。

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为了容易理解,我们来看看时间和空间的基本特征吧。在制造空间的次元下,我们可以向前或向后推进。但是,时间是不同的。时间有方向的,任何时候都只能向前走,不能逆转。那么我们为什么不能扭转时间维度呢?这是物理学尚未解决的问题之一。

为什么时间不能逆转?让我们来引用自然界无法逆转的过程看看吧。在物理学中,无法逆转的少数的概念之一就是物质随着时间的推移会变得混乱。物理属性称为“熵”,表示为杂乱的量。

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图解:熔冰——增熵的经典例子,1862年被鲁道夫·克劳修斯描写为冰块中分子分散性的増加。

考虑将气体注入并限制在一个盒子的角落里,最初,角落处的秩序也是存在的。但是随着时间的推移,箱子就会随着时间的推移自然地展开。如果你试图挤进盒子的角落,你将必须使用某种能量进行介入。这个过程是不可逆转的。

这类似于鸡蛋做煎蛋卷。将鸡蛋打碎搅拌,在煎锅中撒上,加热制成煎蛋卷,但已不能将煎蛋卷放回原来的圆形鸡蛋里了。宇宙也同样是如此的。这个过程也可以称之为进化,但整体熵正在增加。

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图解:鲁道夫·克劳修斯——最早提出“熵”这个概念的物理学家

熵是解释时间之箭的好主意。然而,宇宙似乎更有序。热气体凝固并且发光,成为了恒星,恒星产生的物质凝聚固化成行星,生物出生在地球上,写着这样的报道,虽然看起来是那样,但实际上熵是在不断地扩大的。对物体的吸引力使其看起来是被吸引的,并且稳定。通过隐藏在重力场中来增加杂波。

但是,由于大自然更喜欢混乱,为何宇宙从最有序的状态开始成为了第一个来源呢?而那仍然至今是个谜。有个研究者说,大爆炸并不是一切的开始,而是可能存在着一个“平行宇宙”,而时间是朝着不同的方向的。

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时间是否有终点?

时间有一个开始,那么,是否也有一个结束呢?这取决于暗能量的物质。暗能量是推动宇宙膨胀的力量,但还是尚未被发现的能量。如果宇宙继续随着当前的加速度而膨胀,那么宇宙可能会被撕裂而终,如果暗能量坍塌,宇宙将会再次通过重力回缩到大爆炸的状态,迎接大危机。或者,宇宙就这样永远持续的膨胀。

但是,这些场景会结束吗?根据奇妙的量子力学定理,极小的基本粒子只能在在真空中出现片刻。这种情况在基本粒子物理实验可见。一位研究人员表示,暗能量会导致“量子波动”。新的大爆炸的出现,是我们时间进程的结束,并且创造了一个新时代。这非常具有推测性,且非常不可能。然而可以肯定的是,通过了解暗能量,我们能够确定自宇宙的命运。

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虽然过去的时间是理所应当的,但实际上这些非常奇怪。无论是开始还是结束,都会随着宇宙熵的增加而前行着。宇宙缺乏时间和逆转是很有趣的,但是关于现实的思考确是很难的。然而,对于人类来说,时间是有限的,为了不让自己后悔,要尽自己的一生。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. yoshiyalab-河合桃子

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