时间之谜2!明天、今天、昨天?

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时间之谜2!明天、今天、昨天?。奇点|黑洞|冰块---


时间停住了

使时间流逝减慢的引力现象在黑洞面前产生了极端的结论。黑洞这种所谓的“空中强盗”其实不过是比太阳至少大3倍的大质量的恒星演化的最后阶段,由于发生引力坍缩而缩小到极小的程度,形成理论上称为“奇点”的孤立点。

如果说时间的减慢取决于光速的减慢,而光速的减慢又与引力引起的物体坠落速度有关的话,那么我们就导出了一个极端的结论:当一个物体坠落速度与光速抵消时,时间就会无限地放慢;当一个物体越接近吸引和吞没它的质量很大的黑洞时,射向外部的光的速度就越慢,光到达远处观察点所用的时间也就越长。

奇点|黑洞|冰块---傻大方小编总结的关键词

时间之谜2!明天、今天、昨天?

如果我们能够观察一个人被黑洞吞没的过程的话,我们就会看到,他在接近黑洞表面时速度十分缓慢,就好像停留在那里犹豫不决,永远也到不了目的地。但从这个可怜的、凶多吉少的人的视点来看,坠落只是一瞬间的事。

在黑洞附近,时间过得特别慢,而在坍缩恒星的表面——“视界”上,时间就停住了。黑洞的内部呢?引力仍然极强,强到能阻止光的逃逸,对其他物体更不必说了,因为不存在比光速快的物体。所有掉进去的东西被留住并在一个狭小的空间内消失,这个空间被命名为:“奇点”。在奇点里,物质可能消失或变成认不出来的样子,在那里也不存在空间和时间。特别对在黑洞外部观察的人来说,内部时间显确显示出同外部时间是分开的,这种区分发生在视界时间停住的时刻。

但是,在深入揭开奇点深奥的谜团之前,发生了科学家们称为“时空倒置”的谜。让我们来看一下。

在黑洞外面,空间可向任何方向扩张,相反,时间只能走向未来。而在黑洞内部,空间只能走向中央奇点。

明天、今天、昨天

时间向哪个方向走?这个提问把问题搞复杂了。例如我们问,为什么时间总好像从过去向未来流逝。人们不知道这种进程是物理现实的客观情况还是一种头脑中的构思。这是一些2000多年前就提出过的问题,但在上世纪对不可逆转现象(即不可能发生相反的现象)的研究,才科学地说明了这些问题。

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时间之谜2!明天、今天、昨天?

热能就是一个例子,温度高的物体上的能量自然地传递到温度低的物体上,但不能倒过来。如果我们在装烈酒的杯子里放些冰块,较热的烈酒把它的热能传递给冰块,冰块融化直到杯子里的东西达到相同的温度。相反,冰块不可能把热能传递给烈酒,使冰块更冷而烈酒更热。 由于热是能量,在这类现象中能量是递降的,利用价值会变得越来越小。例如,当我们刹车时车的动能转换成热(制动器变热),但不能发生相反的情况:即使加热制动器,也不可能风到汽车会自行开起来。这些定律证实某些自然现象的不可逆转性,并用一个叫“时间之箭”的示意词指明时间的精确方向。而另一些物理现象是可以逆转的,例如液体可以变成固体,如果改变温度又可以回到液体。如何解释既存在着可逆转现象(其中时间似乎可前进和后退)又存在着不可逆转现象 (其中时间只能从过去走向未来)的这种共处局面呢?奥地利物理学家路德维格?波尔兹曼(Ludwig Boltzmann,1844——1906)假设,在无限小世界中发生的过程 (这些过程与单个分子运动有关)全部可以逆转;相反,含有大量分子的宏观世界的过程都是不可逆转的。那么,为什么只有后者的这些过程存在时间之箭呢?据大多数科学的看法,决定性的原因是宇宙的膨胀,这一点我们在前面已经谈到了。

然而人们不知道这种膨胀会一直继续下去,还是会倒转来发生宇宙回缩,从而将时间拉向后退。

出发之前就到达了

在影片《回到本来》中的时光穿梭机是有趣的幻想。费曼的物质——反物质机器是值得称赞的,但对我们来说这种机器实在太小了。然而许多科学家深信在宇宙的不同点上存在时间机器。美国图兰大学的弗兰克?蒂普勒早在1974年的《物理学杂志》上发表了关于宇宙中有时间机器的首篇作品。这就是所谓“时空隧道”,即虫洞(Wormholes),一种恒星的出入口。当时空结构发生变化时,时空隧道就会把处于不同空间和时间的两个黑洞瞬间连接起来。根据英国天体物理学家约翰?格里宾(John Gribbin)的看法,这些宇宙时间机器可以被拖拉在一起,一个靠近另一个,而两个机器之间的年代差可以保持不变。格里宾说,假定有一个隧道能把两个黑洞联系起来,两个黑洞之间的时差仅为1小时,它们之间的距离只用10分钟就可到达,那么一个宇航员于12时从第一个黑洞出发,12时10分抵达第二个黑洞的入口处,但实际上第二个黑洞那时还是11时10分。那么宇航员进入第一个黑洞和瞬间钻出第一个黑洞时间都是11时10分,就是说出他出发时早了50分钟。

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时间之谜2!明天、今天、昨天?

另一种宇宙时间机器是一种与黑洞性质有关的现象。物理学家尤其主张,没有东西可阻止称为“裸露”的黑洞存在,在这种黑洞中,光可从其中逃逸。在这种情况下,在黑洞内部由于时间可向后移动,从理论上讲,我们可从逃逸的光得到有关黑洞反方向活动现象的信息:首先“我们将看到”它的结束,之后才是它的开始。这种设想并不像感觉的那样奇异,因为某些天体物理学家深信这些宇宙时间机器是存在的。它们的存在可以从观察宇宙中得到证实。例如,如果按反方向观察一个恒星的爆炸,那么就会做出它的光是经过一部宇宙时间机器传递的解释。

对我们来说,这类系统作为返回过去和走向来的交通工具是无法使用的,但作为类似“电视”的效应,它能使我们看到发生事情之前发生的事和发生事情之后将要发生的事