关于宇宙起源的另一个版本

时间之矢

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一直对宇宙的起源感兴趣，现在公认的说法就是大爆炸。不久前听到一个讲座，由肖恩卡罗尔主讲宇宙的起源与时间的箭头。里面的知识都很喜欢，不过今天挑重点的讲讲，那就是：宇宙的开始以及存在时间的逆流可能性。

以下摘自讲座原文（文章后有讲座视频链接，感兴趣的可以自己看）：

史蒂芬霍金在70年代就告诉我们，甚至黑洞也不会永远存在，黑洞将向外辐射，失去质量，最终蒸发消失。只要时间足够长，在10100年之后，最后一个黑洞也将消失。可观测宇宙中的一切都不复存在。只剩下空无一物。

所有关于时间归结为一句话就是：宇宙正边得越来越混乱，宇宙从低熵开始，越来越无序。熵值在增加，而这就是时间流逝的本质。而你又会想，熵值在增加，但我好像没什么变化。作为一个人，就像是一个结构精巧的生物系统。宇宙低熵的过去非常非常简单，高熵的未来也会非常非常简单。而中熵的现状则是宇宙错综复杂的状态。我们有幸刚好处于这个妙趣横生的宇宙状态中，

这里有一个重要的宇宙学问题：为什么宇宙一开始是低熵的？这是描述整个宇宙历史的另一种方式，从大爆炸到今天，我们大约有140亿年的时间，我们认为从现在到未来有无限长的时间，为什么存在这种不对称？为什么早期的宇宙的熵值如此之低?我不知道（他说他不知道），但是提出了一个认为很有前景的理论：我们知道早期的宇宙，虽然它的熵很小，宇宙也很小，事情是这样的。问问你自己“高熵的宇宙是什么样子的”。正确的提问方式是：为什么我们不是处于高熵态？那么高熵宇宙，如此前所讲，它看起来像空白的空间。根据广义相对论，空间和时间不是静止的，它们移动，呼吸。当它们被宇宙中的物质和能量推动时，它们就会发生变化。

如果你有一个系统，你如果问：我可以增加它的熵吗？答案永远是：是的。也就是让空间变大，因此熵上升。所以宇宙最大的熵状态就是空间能有多大有多大，它完全是空的，什么都没有。问题是：我们为什么不住在那里？这是宇宙学的基本问题，即为什么我们不在空旷的空间里？我们的结论是：我们知道不仅仅有广义相对论，也就是空间和时间是弯曲的，是动态的。还有量子力学，其中量子力学的一个观点是：波动是可以存在的，你可以像中子一样安静地坐很长时间，但是中子的寿命是有限的，如果把它们放出来，中子最终会衰变，它将经历从一个系统到另一个系统的变化。如果你接受广义相对论的说法，也接受量子物理的说法，相信量子涨落的存在，也许时空本身也可以涨落，也许会形成一个独立的泡泡呢？

如下图左边是一个完全独立的空间，而仅仅由于量子物理中的随机涨落，我们可以想象这个空间暂时发生一点小小的扭曲。往往这些扭曲都会恢复原位，但是如果扭曲的很厉害，这一部分会分离并收敛称一个小小的水滴形。这里会有一部分空间，上方是个虫洞，连接着小空间和大空间的其他部分；有的时候，这个小空间会自谋出路，完全分离，这就是所谓的——创造小宇宙。我们有这个母体宇宙，然后通过量子涨落，诞生了这个小宇宙。如果这一切都可能的话，那么这个小宇宙就可以从小而致密，低熵的状态开始，因为它不是一切的最开始，它只是整个大宇宙增加熵的一种方式，也就是创造出更多的宇宙。而这个小宇宙会做什么？会膨胀、冷却，成为我们所谓的“大爆炸”。所以我们的宇宙可能就是一个很久以前与一片宇宙分离的小宇宙。如果这是真的会怎么样？那意味着大爆炸并不是宇宙的开端，实际我们可观测的宇宙年龄为140亿年，而整个宇宙多大了呢？我们对此一无所知。

下面，是另一个问题：无论时间顺流还是逆流，物理的基本定律都保持不变。那如果我有一个空的宇宙，它将来会如何？我们构想了一个在时间上对称的多重宇宙，你有这样一个母体宇宙，它就呆在这儿，里面空荡荡的，有时，由于量子涨落的效应，一个小宇宙会从中分离，它长大，变成一个完整的独立宇宙，在这个小宇宙中，时间的箭头是向上的，而这会无限次地发生。只要时间够长，这种分离的次数并没有限制，这也会往时间逆流的方向发生。如果你从实际那中间开始，往时间正逆两个方向演化（基础物理法则具有时间反演对称性），我们应该看到同样的事情发生。所以说有其他宇宙里时间箭头朝向另一个方向，这里的人会认为我们活在他们的过去，而我们认为他们活在我们的过去。这是完全对称的。这样的多重宇宙在很久的未来和很久的过去看起来应当是一样的。但大多数时候它都有这样一个特性：在某一特定地点，事情只会向一个时间方向演变。所以在这个理论中，我们之所以看到熵增，是由于熵一直可以增加，只要制造出更多的宇宙就行了。而在每一个小宇宙之中，都会有一个时间的箭头，既可以向上，也可以向下。附图如下。