澳洲幸运10微信群

当前位置:主页首页 > 毕业论文 > 理学 > 物理学 > >

物理学家提出有反方向时间的镜像宇宙

来源::网络整理 | 作者:管理员 | 本文已影响

想像一下,在死后醒来,接着经历自己年老的岁月,直到变得够年轻来拥有一份工作,然后希望有一天能上大学。这就像是在“镜像(mirror)”宇宙中的生命,和我们的宇宙完全相反的。根据两组物理学家表示,我们的宇宙可能有一个双胞胎,时间在那里是向后移动的。

当然,这还全都是理论而已。但这个理论回答了物理学一直在努力解决的一些基本问题。一个问题是,如果在大爆炸期间,宇宙是由等量的物质和反物质所组成,那么所有的反物质在哪里呢?

Paul Dirac在1928年首先提出反物质。从那时起,物理学家发现一连串的反粒子。这些反粒子是出现在宇宙其他地方的高能量碰撞期间,而且也出现在粒子加速器内,例如欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机。

反物质出现在欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)实验。但在自然界中,它是很奇怪地消失不见。

在1964年的一项实验中,James Cronin和Val Fitch证明,由于弱核力违反这个模型的简单理由,你无法有一个反物质宇宙。有一段时间大家也都认为是这样子。

然后在2004年,加州理工学院的两位科学家,Sean Carroll教授和他的研究生Jennifer Chen,藉由试图解决另一个基本物理学问题,为什么时间只是在一个方向移动,重启了镜像宇宙理论?

在调查过程中,他们最后创造出一个向两个相反方向射出的大爆炸模型。在我们的宇宙,一切都是由物质组成,而在镜像宇宙,则是反物质。

当时间在一个宇宙中朝着一个方向前进时,它在另一个宇宙则会向后移动。但从镜像宇宙来看,时间在我们的宇宙会像是向后移动,这就让人想要提出一个问题,究竟谁才是在向后移动的宇宙里,是我们还是他们?

一般来说,当我们谈到时间时,我们会考虑热力学第二定律(Second Law of Thermodynamics),特别是熵(entropy)。这是在一个系统中,最终会瓦解系统的混乱的量,无论是引擎、电脑、恒星 还是人体。熵会以指数式来增加,直到它迟早把整个系统消耗为止。但Carroll和Chen决定专注在重力,而不是熵。

只研究1千个粒子,并使用牛顿物理学,他们能够证明这种双重宇宙理论是可能的。他们的模型甚至说明了弱核力。从此,两组科学家更深入研究这一点。

物理学家一直想知道为什么宇宙只在一个方向行进。

2014年,一组团队在物理评论通讯期刊(Physical Review Letters)上发表他们的研究成果。三位科学家,英国牛津大学的Julian Barbour、来自加拿大新伯伦瑞克大学(University of New Brunswick)的Tim Koslowski、以及圆周理论物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)的Flavio Mercati,展开合作计划。根据重力而非热力学,他们研究一个相类似、独立性、1千个粒子的系统。

这个模型显示重力从所谓的“杰纳斯点(Janus point)”向两个方向扩张,杰纳斯是罗马两面神的名字。在这里,熵是我们体验时间如何永远向前行进,在物理学中被称为“时间之箭(arrow of time)”。根据Barbour,如果你把时间当作是一种自然现象,而不是一个预先存在的力,它会不断涌入到两个不同的方向,他声称这个现象会在电脑模型中自发地出现。

因此,那些在镜像宇宙中的人会像我们一样体验他们的生活,但细微的差异可能导致事情的结果与我们的时代完全不同。那么,你能走进应该存在的镜像宇宙吗?根据Mercati,不能。这两个时代从这个中心点不断地流出,然后,在一个宇宙中的生命永远不会意识到在另一个宇宙的生命。

即使有镜像宇宙,你也永远无法跨越杰那斯点(Janus point)。

自从开创性的发表以来,Carroll博士建立起自己的理论。今天,他在加州理工学院与在麻省理工学院(MIT)的同事Alan Guth合作。Carroll和Guth声称这个模型现在更加精致。

一个理由,它不依赖于重力。它只根据热力学来运作。当解释粒子穿越无限的空间而不是独立系统时,它甚至可以顺利地运作。

Guth告诉新科学人杂志(New Scientist):“我们把它称为时间的双面箭(two-headed arrow of time),因为物理学定律是不变的,我们在另一个方向看见完全一样的东西。”在这个观点下,我们的宇宙和它的镜像,可能已经从一个宇宙母体(parent universe)诞生。

他们的结论还未发表。一个问题是,这个模型只被证明在古典物理学起作用。是否与量子力学或甚至广义相对论相符,没有人知道。另一个问题是,它没有结合宇宙基本力,重力。研究人员甚至不确定他们提出的确切结构。

Carroll说:“与其从一条河流分出两条溪流,它可能更像是一个有很多对泉水的喷泉,或者只是一大堆泉水以不同的方向流出喷泉。”或许我们的时代真的是一个更大的多元宇宙的一部分,每一个个别的宇宙都有它自己的相反镜像,一个让人考虑到的迷人前景。


分享到: 更多

热榜阅读TOP

本周TOP10

原子核接触形结构形式

原子核接触形结构形式

摘要 : 物理理论有两个断层:一个核力性质,一个是核的结构。第一部份该说核力的性质,但全是推导,根据...