为什么时间只会向前流动?

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为什么时间只会向前流动?

时间只会向前流动,通俗的解释是人们可以记忆过去发生的,却无法知悉未来发生的。换句话说就是:一切过去的都是已知的,一切未来的都是未知的。未来的只能靠推理和预测。

从有文字记载的历史开始,哲学家和物理学家就一直在为这个问题而苦苦寻找答案。

至少到目前为止,仍然没有找到明确的答案可以解释时间为什么在人类的世界中只会向一个方向流动。

为什么时间只会向前流动?

众所周知,从物理定律的对称性原理来看,物理定律在各种变换条件下的不变性,无论人们朝时间的哪个方向移动,发生的情况应该都一样。举个例子:假设有一部影片,记录一个鸡蛋从桌面上掉落,然后摔碎在地上。如果把影片倒放,那么所有的碎片就像是自动组装一样,这种重组之力将一个破碎的鸡蛋变得完整并弹回到桌面上,理论上这也完全符合物理学定律。

这看上去很简单,但却是一个悖论。问题的关键在于,为什么人们只能看到第一种情况,却从来看不到第二种情况呢?

根据所有物理理论,从牛顿力学到相对论性量子力学,时间流向的方向没有区别。随着时间方向的改变,只有因果关系才会发生变化,但物理定律本身是不变的,不管时间的方向如何,它们都提供了正确的结果。

这适用于所有物理定律,除了以这项定律之外...

热力学第二定律

热力学第二定律是热力学的基本定律之一,是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。它是关于在有限空间和时间内,一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。

简化形式封闭系统下的熵要么上升,要么保持不变。

为什么时间只会向前流动?

因为,熵增原理是这样描述的:不可逆热力过程中的微增量总是大于零。在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“”)不会减小。

熵通常是指系统混乱程度的度量但这种方法从物理学的角度来看有些不精确。最好把熵想象成一个与系统热能成反比的参数,这样就更便于人们理解了。

为什么时间只会向前流动?

因此,如果系统中有很多这样的能量,那么它的熵就低,反之,它的熵就高。正是因为熵的概念,热力学第二定律是唯一一个时间流向不同的物理定律。

人们每天都可以观察到热力学第二定律现象:一个破碎的杯子永远不可能复原,煎蛋再也不能变成生鸡蛋等等。所有这些现象都是由热力学第二定律作用的结果,并作为系统如何从低熵状态随着时间的推移达到高熵状态的一个例子。

宇宙和时间

为什么时间只会向前流动?

热力学第二定律 熵增原理

从热力学的角度来看,整个宇宙就是一个封闭的热力学系统。根据热力学第二定律,它的熵也随着时间的推移而增加。

因此,在宇宙大爆炸那一刻熵最低的时候,宇宙中所有的物质都被压缩成一个普朗克尺度大小的球。由于当时物质的巨大密度,宇宙拥有惊人的热能,并且非常热,这意味着它的熵非常低。

为什么时间只会向前流动?

就在大爆炸后的下一刻,宇宙开始迅速膨胀,熵开始增加,而且这种膨胀从未停止过。

根据热力学理论,任何封闭系统都趋向于热力学平衡状态。因此,在遥远的未来某一天,宇宙会达到热力学平衡,然后时间就会停止。这是因为宇宙的熵将达到最大值,并且无法将某一时刻与另一时刻区分开来。

在那之后,宇宙将只是一个巨大的空白空间,届时所有的恒星都将灭亡,黑洞将蒸发。只有空虚和黑暗,时间将不复存在。

如果时间可以向相反的方向发展,那么宇宙将不得不从较高的熵移动到较低的熵,这实际上是完全不符合热力学第二定律的。

因此结论是:时间只会向前流动

(本文完结)

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页面更新:2024-05-14

标签:普朗克   时间   热力学   热能   定律   宇宙   鸡蛋   原理   物理   状态   方向   发生   情况   未来   系统

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