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为什么热力学第二定律没有让宇宙在百亿年间进入平衡状态?

为什么热力学第二定律没有让宇宙在百亿年间进入平衡状态?

作者: 香山豆包2012 | 来源:发表于2023-02-10 22:57 被阅读0次

    这是一个令玻尔兹曼先生想破了脑壳也没有想明白的问题。不过,这也可以理解,毕竟,在他那个年代,科学家还没有发现宇宙是一次失控的爆炸造成的存在。还没有发现这世界上还有黑洞天体的存在,以及支持着宇宙发疯似的加速膨胀,而且能量分布处处均衡的暗能量的存在。而那时的科学家们都迷之坚信,宇宙是个稳态结构的存在。这其中也包括这个统计热力学的奠基人的玻尔兹曼先生。而他迷惑不解的原因也很简单,就是明明大部分描素自然规律的物理定律,都具有时间反演对称性以及平移反演对称性。为什么真实的自然演化中,几乎无一例外的都呈现出时间不对称的情况,而且时间方向性极强,几乎可以说是无视定理存在的那种。而实际给到我们的感觉,也是时间从过去流向未来,而事物的演化则是还由简入繁。我们总是会义无反顾的沿着时间箭头的方向老去,途中也不见一个还老还童的特例产生。但平衡状态中就没有时间箭头。只有随机涨落。所以,我们需要对自己住的这个有强时间箭头的宇宙作出一个合理的解释。

    那么是谁把时间从描述我们宇宙的各大定理中赶出去的?我们可能忽略了一个重大的自然现实,那就是时间有可能不是幻觉,而是真实存在的事物。

    因为,如果不是,那似乎就有很多无法解释的事情在等着我们。比如,为什么控制这个宇宙的物理定理的参数是这样的合适?诸如,电子的质量,光子的速度,引力的大小,强弱核力的大小,暗能量那点微弱且不为零的数值?而哪怕对上述自然的参数做稍微一点修改,那都将导致恒星无法在我们宇宙出现,而行星就更无从谈起。另外,还有大爆炸的初始条件的给定,在我们对模型建模的计算中,给予宇宙的初始条件有无数多个,那么,是谁给我们选定的这个恰到好处的宇宙模型呢?难道真是全能的上帝?问题是,上帝不是正为提出这些问题的人刨坑埋人去了吗?而当时间为真时,这些问题似乎就有了一个合理的解答。甚至他能解答让科学家都谜之头痛的量子纠缠现象。况且,量子纠缠很有可能帮我们解释知之最少,却又极为重要的暗能量,并成为解释它的那种能量虽小却让宇宙加速膨胀这一事实的最有效工具。

      虽然,展望很美好,但现实很骨感。如果时间是真实流动着的,那么它会带来两个让我们很难接受的结果,第一,空间将如同温度,压力,频率那样会随时间而不断演变。从某种程度上说,它将不再真实。不过,事实也是如此,它在微观层面上表现出来的本质,也是场线之间相互纠缠耦合随机无序的关系。第二,再没有我们都很喜欢的同一性与相似性了,这个世界不会有一模一样的东西,也不会有一模一样的地点,更不会有一模一样的实验。但却有一个全局性的最佳时间,这是让爱因斯坦脑瓜蒙圈,让僵死许久的牛顿爵士欣喜若狂的事情。因为固定的时空背景,曾是牛顿爵士把亚宇宙的机械力学玩出花来的上好舞台。

    那么,这个全局时间是怎么来的呢?其实说起来也简单。因为,我们度过的百无聊奈的时光,都是一瞬间一瞬间度过的,那么这样一来,从现在真实的这个瞬间到未来虚幻的那个瞬间,这中间就留有一个不可穿越且不透明的间隔,而这层间隔会在整个宇宙间所有事件发生的细节里出现,它便是我们所说的全局最佳时间,也可以说是最佳观察者。从某种意义上说,我们似乎又整出了一个上帝,当然它没有埋人的权力,只是一个上帝版的观察员。但在爱因斯坦相对论的相对性原理中,这种骚操作是绝对禁止的,因为在广义相对论里,时间会在其中消失。

    然而我们的这个全局最佳时间的定理却可以很轻易地推延到整个宇宙。而爱因斯坦时间反演对称的相对论方程却去不了初始大爆炸和让人有去无回的黑洞。

  所以这里有一个事实我们必须清楚,那就是自然界中不可能存在物理定律的终极对称性,而现阶段对称性在已知的物理理论中非常普遍,它几乎成为物理学家六出祁山的制胜法宝。但稍微有点脑子的科学家都对此有所保留。因为,它无法解释为什么是这些定律?而不是那些定律主宰着我们的宇宙?这个问题中,时间是关健因素。如果我们要想解释自然规律的由来,这些定律就不能一成不变。还是有个别脑子比较清醒的哲学家看出了其中的隐忧,比如哲学家查尔斯·皮尔世先生就说,假如自然界的普适规律以人类能够理解的形式存在,但又不给出为何人类能够理解的理由,那么它很难说是合理的。而仅有可能的答案可以回答自然规律为何如此,并且为何存在一致性?这便是它们可能是随时间演化的结果。

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