萬物的狀態(tài)都會在時間長河中發(fā)生變化,有些變化在宏觀層面上可以很容易的觀察到,例如生物體的生老病死,物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)變化發(fā)生的腐爛,物體在空間中的運(yùn)動; 有些變化在宏觀層面上由于時間尺度的問題也不容易被觀察到,例如恒星的死亡,畢竟一個恒星的壽命最短也在千萬年的尺度上,相對于人類百年的壽命來說長的不可以思議。 有些變化發(fā)生在微觀層面上,例如組成萬物元素的衰變,衰變屬于核反應(yīng),它會導(dǎo)致原子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量更低的元素,直到原子核穩(wěn)定不在發(fā)生衰變。 我們直到比鉛重的元素原子核都不穩(wěn)定,都會發(fā)生衰變,只是半衰期長短的問題,那么不發(fā)生衰變的元素就能永遠(yuǎn)存在嗎? 一直以來我們認(rèn)為宇宙中的重子數(shù)是守恒的,也就是不管原子核發(fā)生怎樣的衰變,質(zhì)子和中子的數(shù)量加起來是不會變的,但是根據(jù)最新的理論預(yù)測(大統(tǒng)一理論)質(zhì)子也會發(fā)生衰變,只不過半衰期時間尺度大的驚人為10^30 年,而宇宙現(xiàn)在的年齡也才10^10年。 重子數(shù)的不守恒為我們理解宇宙物質(zhì)來源,反物質(zhì)消失之謎提供了思路,但不管怎么說,宇宙中現(xiàn)存的我們能看到的物質(zhì),總有一天都會在無情的時間長河中消亡,那么時間本身呢?它會停止嗎? 為什么時間之箭會朝著單一的方向去推動萬物走向衰亡,而不會發(fā)生倒流?要知道所有的物理定律、公式中都沒有關(guān)于時間方向的規(guī)定。 也就是說在我們?nèi)祟愑脕砻枋鲇钪娴奈锢砉街惺窃试S時間發(fā)生倒流的,那為什么在現(xiàn)實(shí)生活中我們看不到這樣的景象呢? 要解決以上的問題我們首先要知道時間是什么?時間這東西確實(shí)是有些抽象,因?yàn)樗皇悄芸匆姾兔膶?shí)體,并且在感覺上也比較模糊,有時覺得時間客觀存在,有時又覺得時間不存在,只不過是人為規(guī)定的。 我們對時間的測量和單位確實(shí)是人為規(guī)定的,但是這一點(diǎn)并不會影響時間客觀存在的事實(shí),因?yàn)闀r間是事物在宇宙空間中發(fā)生變化的一個過程。我舉個簡單的例子: 今早你起床上班,從你家到公司的這個過程,你在空間中發(fā)生了位移,那么這個位移的整個過程就是時間。而你位移的快慢(速度)就決定了這個過程(時間)的長短。 你到了公司坐在辦公桌前一早晨都沒有離開,你先對于周圍的事物沒有位移,那是否就沒有經(jīng)歷時間這個過程呢?并不是的,你在宏觀上沒有位移,但是在你體內(nèi)的微觀時間卻無時無刻不在發(fā)生變化,這個變化的過程也是時間的流逝。 再者,我們還知道,在宇宙中沒有絕對靜止的物體,所以任何事物都會經(jīng)歷一個在空間中變化的過程。也就是說,任何事物都會經(jīng)歷時間的流逝,而時間流逝的速度正是由事物變化的快慢決定的。 萬物變化的快慢不盡相同,并且有些事物的變化毫無規(guī)律可言,所以我們就需要在自然界找到規(guī)律變化的事物來統(tǒng)一規(guī)定時間的流逝速度,指導(dǎo)我們的生產(chǎn)生活。 人類在3萬年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了天空中日月星辰的規(guī)律變化,來確定地球節(jié)氣的變化,以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),這其實(shí)就是人們對時間測量的開始。 后來我們根據(jù)地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)以及月球的運(yùn)動規(guī)定了年月日,并將一天劃分為24小時,以更加精確的時間來測量其他事物在空間中的變化速度。 接下來的問題是,時間為何會朝向單一的方向發(fā)展?這個問題困擾了歷史上許多偉大的哲學(xué)家和物理學(xué)家,因?yàn)楦鶕?jù)簡單的物理定律破鏡可以重圓,摔碎的杯子也可以經(jīng)過相反的過程變?yōu)樽畛跬旰玫臓顟B(tài),只要讓時間逆向發(fā)展就可以了。 那為什么時間總是向前發(fā)展呢?這個問題最終通過熱力學(xué)的基本定律得到了解釋。如果你仔細(xì)觀察萬物,任何的事物(一個系統(tǒng))都會從一個有序的狀態(tài)逐漸的變?yōu)闊o序的狀態(tài),這個過程被稱為熵增。 熵增這個過程在自然狀態(tài)下不可逆,除非再次向這個系統(tǒng)輸入能量,來減小系統(tǒng)的熵。舉個例子,杯子摔碎以后,杯子的排列從有序變?yōu)榱藷o序的狀態(tài),要想再次讓杯子恢復(fù)到原來的狀態(tài),就必須再次消耗能量進(jìn)行修復(fù),而獲取能量的過程就會導(dǎo)致其他的事物的熵增加。 房間好幾天不收拾,就會落滿灰塵變得混亂,如果你想讓房間再次變得整潔,就必須消耗能量去收拾,這個過程太陽的熵在持續(xù)的增加,畢竟我們身體內(nèi)的能量都來自太陽能。 我們身體內(nèi)的熵也在不斷的增加,所以我們就必須通過不斷地獲取能量來降低熵的增加,延長壽命,直到我們某一天死亡,身體內(nèi)的原子再次回歸大自然。 熱力學(xué)定律告訴我們,熱量會自發(fā)的從高溫物體傳遞到低溫物體,但無法從低溫物體自發(fā)的傳到到高溫物體,而對外界不產(chǎn)生任何影響。 由于整個宇宙的能量是有限的,且宇宙還在不斷的加速膨脹冷卻,總有一天宇宙中的能量會到達(dá)一個無法傳遞的過程,屆時整個宇宙會徹底處于一個無序的狀態(tài),萬物都會衰亡。 這就是時間之箭單向流逝的原因。 那么時間本身會停止嗎?如果你看到這里,相信你心中已經(jīng)有可答案,我們常說時間和空間是在宇宙誕生之后產(chǎn)生的,之前不存在所謂的時間和空間。而時間的存在又依賴于物質(zhì)在空間中的運(yùn)動和變化。 那么當(dāng)宇宙中的恒星在萬億年以后衰亡,變?yōu)榘装呛椭凶有牵@樣的恒星殘骸也會非常長的時間尺度上冷卻直到變?yōu)楹诎?。屆時整個宇宙會一片黑暗,毫無生氣。 更加重要的是整個星系會不可避免地朝著中心方向塌縮,黑洞會吞噬大量的物質(zhì),引力越來越強(qiáng),最后吞噬整個星系。 那么黑洞能夠永恒存在嗎?也不能,根據(jù)霍金輻射黑洞也會發(fā)生衰變緩慢的損失質(zhì)量,直到消失。最終的宇宙會沒有任何的物質(zhì),那么時間也會在這里終結(jié)。 |
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