大开眼界新理论：时间倒流的“镜子宇宙”

大开眼界新理论：时间倒流的“镜子宇宙”

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两支物理学家团队在对宇宙的时间流动进行探究之后，提出了这样一个理论：140亿年前的某个时刻，宇宙大爆炸可能引发了第二个倒转的镜子宇宙；在那里，时间的流动方向是相反的，它是倒流而非顺流。

研究人员表示，假如我们望向一个镜子宇宙的话，那么便会看到时间从未来流淌到过去；这会使得我们自己的宇宙时间似乎在逆流。时间并非预先存在，我们必须从宇宙所发生的事情来推断方向和时间流动。这样一来，我们便会自然而然地说时间始于一个中心点，而后朝相反方向流动开来。

几十年来，物理学家苦苦探索着这样一个事实：没有任何一条支配宇宙的基本物理定律表明，时间必须向前流动。无论是牛顿的万有引力、麦克斯韦的电动力学、爱因斯坦的狭义及广义相对论还是量子理论，这些公式都能够在时间倒流的情况下完美地描绘宇宙的运行。

1927年，英国天体物理学家亚瑟·爱丁顿提出“时间之箭”的存在，作为热力学的一个基本属性。热力学第二定律表示，任何一个孤立系统(如宇宙)只能熵增；因此，无论时间之箭是向前还是向后，事物只能往熵增的方向进行。

对于我们的宇宙及其热力学的时间之箭而言，在大爆炸发生之际，我们的宇宙就如同一个新生的完整鸡蛋一样，高度有序、熵很低。很快地，“鸡蛋”破碎了、被搅得面目全非，一切陷入混乱、高熵的状态。但这一假说的问题在于，它不像基本物理定律一样允许时间的倒流。你无法将鸡蛋从破碎状态恢复到高度有序的完整状态，那么究竟怎么了？

Joshua Sokol解释道：

从整个宇宙来看，我们将未来定义为熵增过程的时间方向。通过研究遥远星系的运动，我们可以预测宇宙将会如何演化。或者当宇宙的熵极小的时候，时间可以倒流，重新回到大爆炸。

再往回倒久一些，我们就会碰到一个宇宙难题。如果大爆炸确实是时间的开端，那么我们便不能继续下去；但在这种情况下，它又为何有如此低的熵呢？而假如它不是时间的开端……我们仍旧希望知道，一个永恒的宇宙是如何达到如此低熵的状态，以至于允许时间之箭的形成。

2014年的一篇论文认为，时间之箭是由引力所支配、而非热力学。研究人员用牛顿万有引力来支配1,000个粒子的计算机模拟——这是你所能想象到的最简单的宇宙模拟了。他们发现，在引力的作用下，粒子彼此之间的距离最终达到最小——他们将此称为“Janus点”。之后，这些粒子会从不同的方向往外扩张，代表了时间在真实多元宇宙里的顺流和倒流方式。

当粒子往外扩张时，它们产生了两个暂时方向：这个简单宇宙模型演绎了这一双向扩张，而引力在这两个方向都制造了结构。一切均始于中心处的Janus点，那里的运动非常混乱，它就像是希腊概念里的“原始混沌”。不过，这种结构在两个方向都形成了。如果理论正确的话，那么大爆炸的另一侧将产生另一个宇宙——在那里，时间体验的方向和我们这里相反。

如今，另外两名物理学家采用不同的粒子模型得出了相似的结论。他们制造了一团有限粒子云，并把它扔在一个无限的宇宙里。很快地，两个不同的时间之箭同时形成了——其中一半往熵增方向运动；而另一半则聚集在中心进行熵减运动，倒退回混沌状态。最终，整个粒子云都在扩张，这个串联系统总体熵增。

大爆炸或许就是这一低熵的中间态。同时，它解决了“时间之初”的问题——并不存在“时间之初”，有的只是最低的混乱程度。

本文译自 sciencealert，由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

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