一百年前,愛因斯坦從廣義相對論中得出預測,如果宇宙發生坍塌,時間將可能倒流,隨后的多數宇宙學家都贊同這個觀點。
這是怎樣一回事呢?這里有必要先說一下坍塌是什么意思,宇宙坍塌,顧名思義,就是宇宙收縮。
宇宙坍塌即收縮,星系間的空間將被壓縮
我們本著建立在相對論上的宇宙學原理和隨后發展起來的量子力學,來證明宇宙坍塌會造成時間倒流的理由。
1-宇宙的膨脹與坍塌
當前觀測到的宇宙,一直處于膨脹階段,按照哈勃參數進行變速的膨脹,當前時間段的膨脹值稱之為哈勃常數。詳見我的文章《從數理視角探究宇宙的幾何框架和演化歷程》,內容很多,此處略。
根據宇宙學家預測,宇宙不會一直膨脹下去的,當其膨脹到臨界值時,宇宙會發生坍塌(即收縮)。
2-宇宙坍塌與增熵定律
從宏觀上的能量分布上分析,宇宙坍塌會造成增熵理論失效,讓時間倒流。
增熵定律中,時間總是隨著宇宙運行的而前進
熵,秩序也。增熵定律如下:
ds ≥ δQ/T
ds 為熵值,δQ為能量交換,T為能量源的溫度。
2-1.宇宙一定是從有序狀態朝著無序方向發展的,即大爆炸后的宇宙一直在大爆炸能量的沖擊下,不斷膨脹。
那么增熵定律中的熵值所代表的宇宙運動順序—即時間,也一定是隨著宇宙膨脹的方向朝前運行的。
2-2.如果宇宙發生坍塌,那么按照弗里德曼方程,星系之間的拉格朗日量(動能+引力勢能)戰勝暗能量,增熵定律中的δQ取負值,那么熵值ds小于零,增熵定律失效的同時,熵值為負意味著時間出現倒流。
3-宇宙坍塌與大爆炸理論
從宏觀上的宇宙大爆炸理論分析,宇宙收縮會讓時間倒流。
宇宙大爆炸產生了時間,并一直正向運行
宇宙大爆炸公式如下:
a(t)=a0*e^(ht)
a(t)為宇宙膨脹速度,a0為宇宙膨脹的初始速度,h為哈密頓參數,t為時間,e為自然常數。
3-1.宇宙大爆炸理論認為,宇宙是從一個體積無限小、密度無窮大的奇點,在138億前瞬間爆炸中誕生的,并且一直處于膨脹狀態,故上面公式中只能時間t>0,才能a(t)>a0導致宇宙膨脹。
3-2.如果宇宙坍塌,則哈勃參數a(t)<哈勃常數a0,以e為底的指數函數,必然有t<0即時間為負數,于是得出了時間出現了倒流的結論。
4-宇宙坍塌與量子力學
從微觀上看,膨脹中的宇宙是給時間賦值的根本原因。
引力場和反引力場的平衡,是宇宙和時間存在的本因
這是因為物質之間的強核力、弱核力、電磁力將粒子束縛在一起,稱之為引力場;而宇宙大爆炸后殘留在空間中的暗能量導致宇宙膨脹,我們稱之為反引力場。
4-1.世界之所以在宏觀的無序中存在著微觀上的有序,就是反引力場約束著引力場,而引力場是體現在在亞原子層面上粒子之間的量子場。
無論是經典的薛定諤方程,還是后來的QCD方程、GSW方程,所描述的粒子波函數都是由簡諧波合成的,簡諧波方程如下:
f(x,t)= Ae^i(kx-ωt+φ)
A為振幅k為波數x為位置ω為角頻率φ為初相角,t就是時間。
其意義是在時間t內,波函數某處振動永遠落后于波源的振動。即波的振動起始于場源并落后于場源。
如果宇宙坍塌,粒子波源發生糾纏,其波函數也會坍,時間會反轉
4-2.如果宇宙坍塌,引力場和反引力場的平衡被破壞,粒子所在的空間被無限壓縮,各類粒子擠壓在一起,其所在的引力場源變的紊亂,波函數疊加甚至出現反轉。那么其波函數的波源起始點發生倒置,時間t將會倒流。
此時微觀粒子不再遵守傳統的幾大作用力場的約束,因為場源的倒置,時間也會反轉。其本質原因是物理場被破壞,導致物質所在的希爾伯特時空坐標系出現反轉。
5-時間倒流的過程
綜合以上論點,宇宙坍塌后,隨著空間不斷收縮,宇宙大爆炸后一直向前推動宇宙運行的能量消失,粒子的所處物理場也會失效。
于是宇宙開始沿著與大爆炸相反的方向運行,之前一直向前運行的時間,會出現倒流。
宇宙如果坍塌,量子世界將變得一片渾濁
隨著宇宙的坍塌的加劇,空間和時間壓縮到極致時,原子之間的距離變的更小,首先是弱核力消失,及著是電磁力消失,最后夸克之間的強核力也被破壞。此時在狹小區域內粒子的動能無限增加,宇宙溫度急劇升高,宇宙將發生大爆炸,一切物質包括粒子消失,宇宙回到最初的奇點。時間從哪里來,即回到哪里去。
時間的本質即物質的運動,隨著物質的湮滅,時間也會消失
結論:宇宙大爆炸產生了時間,但是坍塌的宇宙讓時間倒流,宇宙再次爆炸回歸到最初的起始點,此時時間也將歸零,等待下一次奇點的爆炸,誕生全新的宇宙,這就是宇宙輪回,也是時間的宿命。
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