反物质世界入口,反物质世界的初探

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-23 01:07:06

牛顿提出万有引力定律时,从没想过引力产生的原因。爱因斯坦在广义相对论里指出“引力”并不存在,并引入时空扭曲的概念重新解释引力问题。根据爱因斯坦的相对论,时间在宇宙中并不是绝对的,时间会因质量出现时空扭曲。在宏观上表现出来是一种力,看起来是两个物体相互吸引。而时间是基于物质的,在宇宙大爆炸之前,时间并不存在的。

反物质世界入口,反物质世界的初探(1)

其本质是大质量的天体会让时间维度扭曲,时间就变慢了。当质量大到一定程度的天体,其时空扭曲大到光都无法从其事件视界逃脱时,黑洞就出现了。黑洞的里面有什么,一直是一个谜。因为我们无法进入黑洞,时空扭曲在我们的三维空间里不过是巨大的引力,所有物质被压缩到很小的一个点。而在多维空间的概念里,黑洞的时空扭曲已经使得时间停止。时间停止对我们来说无法理解,因为我们所有的科学定律还有经验都是基于大爆炸后四维时空的基础上。这就像大爆炸前的宇宙,也可以理解成宇宙的边界以外。

反物质世界入口,反物质世界的初探(2)

科学家已经预测到,平行宇宙中有一个时间箭头跟我们相反的宇宙可能存在。该宇宙中,时间的流逝或许和我们已知的方向相反;我们已知的过去是他们的未来。加州理工学院的肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)和麻省理工学院的阿兰·古斯(Alan Guth)——采用熵作为模型的基础,发现一种多个时间箭头(arrows of time)同时出现,并解释了它们如何以相反的方向流动。

反物质世界入口,反物质世界的初探(3)

基于熵增定律,我们的宇宙趋向于变得越来越无序。而模型中,粒子是随机的,会产生不同的时间箭头。一半的粒子使熵增加,另一半粒子使熵减少,不同的宇宙可能存在同样的现象。

在宇宙大爆炸之初,有两种粒子被创造出来,一种是普通正常的粒子,另一种是它们的反粒子。 两种不同的粒子一旦相遇,正反粒子会互相结合并且重新成为能量。一种观点认为,很多两种不同粒子相隔很远的距离,相隔很远的粒子各自形成了物质与反物质。我们的宇宙在被创造出来的同时,距离我们很遥远的地方一定还存在着一个由反物质组成的宇宙。这个反物质宇宙与我们的宇宙相隔很远,所有的粒子都是和现在的宇宙相反的。在反物质组成的宇宙存在反时间,也不是很难理解的。

反物质世界入口,反物质世界的初探(4)

另一个关键的问题是我们的宇宙已经非常大,而且还在以超光速膨胀,另一个宇宙如何跟我们隔开,显然是个大问题。最合理的答案是两个宇宙的维度不一样,不光宇宙多大,怎么膨胀,也是井水不犯河水。

曾经有很多科普文章试图解释更高维度的空间看起来是什么样子,最终永远无法理解。其实换过一种思维,光是无法穿过我们宇宙的三维空间进入到更高维度的,所以我们看不到那一个维度。

在反物质的宇宙里,一定也会有时空扭曲,时间也会变慢,也一定存在跟我们宇宙相反的白洞, 科学家很早就预测到白洞的存在,只是一直无法观测到,估计在另一个反物质宇宙里,我们可能永远看不到了。前面我们已经知道黑洞的时间是停止的,同样的道理,白洞的时间也是停止的。

反物质世界入口,反物质世界的初探(5)

反物质的宇宙的一切包括时间都跟我们时间相反,两个宇宙是否完全无法联系呢,可能在光被束缚了地方,才是两个维度的通道。这个宇宙的黑洞可能刚好就是另一个宇宙的白洞,因白洞和黑洞刚好有着同样的特性,当然也可能我们的黑洞就是他们的白洞,是同一个天体。

反物质世界入口,反物质世界的初探(6)

而在黑洞与白洞的虫洞里,正反粒子是无法结合。这一点好像是相悖于常识的,但是也很好理解,因为巨大的引力(时空扭曲),粒子已经压缩到极小,时间都停止了,两者自然无法结合了。

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