暗能量是导致时间总是指向未来的幕后黑手？

一项最新的研究发现暗能量和热力学第二定律之间存在着联系，这暗示着膨胀的宇宙或许导致了时间的箭头。...



在我们的生活中，我们理所当然的认为时间总是向前的，时间的箭头永远指向未来。但是，你有没有认真的思考过为什么时间总是朝未来流逝？

物理学家仍然被这个问题困扰着。



我们知道有一些过程是时间可逆的，也就是说不管朝哪个方向看，它们都是相同的。比如牛顿定律，它允许各种各样现实中不存在的事情发生。举个例子，牛顿定律允许鸡蛋掉在地上打碎（这个我们可以见到），也允许这个过程的时间反演，也就是碎鸡蛋自然地同时聚集在一起，形成一个完好无缺的鸡蛋（这个我们永远也见不到）。导致这个矛盾的原因是，要设法达到鸡蛋破碎的条件并不难，但如果想让所有大小合适的碎片以合适的速度、合适的方向运动，形成一个完整的鸡蛋，简直是异想天开，绝不可能。



牛顿定律在描述显示世界方面异常成功，从苹果为什么会落地到为何地球会围绕太阳运行。但在牛顿定律的体系下，如果把时间倒转过来也一样成立。这也就是说鸡蛋可以被打破，那么理论上它也可以“破蛋重圆”。

但是，在宇宙中有一个重要的物理定律是时间不可逆的：热力学第二定律。该定律表明，随着时间的流逝，一个封闭系统（比如我们的宇宙）的无序度必须增加，永远不会减小。

通常，我们将该无序度称之为“熵”，当某些事情发生后无序度总是增加的，这就要求时间只能朝一个方向流逝。这也就是为什么一个破碎的鸡蛋无法“破蛋重圆”，以及为什么死亡的生命体无法重新复活。

所以热力学第二定律被认为是导致时间总是朝一个方向流逝的起因，尽管理解一个事物是“如何”运作的跟理解“为什么”它会这样是不同的。

在探索时间之箭的起源中，两位美国物理学家Allahverdyan和Gurzadyan，决定寻找“暗能量”和热力学定律是否存在着联系。暗能量被认为是宇宙持续膨胀的起因，与引力把物质吸引到一起相比，暗能量以更快速度将空间推开。当我们观测遥远的星系在不断的远离我们时，我们才能看到暗能量的作用。

为了测试它们之间的联系，他们设计了这样的一个模拟，当宇宙中存在暗能量或者不存在暗能量时，一个行星围绕着恒星旋转的轨道将会发生什么样的改变。

他们发现，如果不存在暗能量，无论时间是“往前”或者“往后”，行星的轨道只是以我们熟知的方式乏味地围绕着它的恒星转。但是，暗能量的引进意味着空间会被推开，就像暗能量把宇宙不断的推开一样，在一段很长的时间内，行星最终会飞离恒星并不会再回来。在这种情况下，暗能量自然而然的就导致了时间的流向。

两位物理学家把论文发表在了Physical Review E（点击阅读原文可查看该论文），不过作者强调这是一个非常有限的情况，他们并没有声称就是暗能量导致了时间总是流向未来。但是该研究暗示了热力学第二定律与暗能量或许是同一现象的两个方面。

所以下次你迟到了就可以怪暗能量了。

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