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“庞加莱回归”,宇宙会无限次的重演,一切都在不断的“轮回”?|奇点|热寂|熵增_网易订阅
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2023.06.25 湖南

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2022-02-15 09:46:57 来源: 天地否  

把一滴墨水,滴在一杯清水中,会发生什么事情?这滴墨汁会慢慢融入这杯清水中,而这杯清水也会变得混浊,从微观的角度来看,两者之间彼此融合,几乎没有可能把墨汁从这杯水中完美的分离出来了。

如果从热力学的角度去思考,这个杯子其实就是经历了一次“熵增”,杯子内部的熵因为墨水的进入变高了,而熵增对于整个宇宙来说,都是一个必然过程,自从熵增定律被提出后,就对人类的宇宙观造成了巨大的影响。

自从熵增定律被提出后,就延伸出了许多和宇宙结局有关的讨论,比如说影响很大的“热寂论”就是其中之一,不论是科学家还是我们这些普通人,都不愿意接受宇宙的未来是熵增到极限后的一片混乱,虽然现代理论基本证明了热寂不会发生,但是类似于热寂的宇宙结局仿佛就是遥远未来会发生的事情。

因为随着时间的推移,宇宙的恒星会越来越少越来越小,这代表在未来的某一天,宇宙中全部的恒星都会熄灭,虽然这一天要比我们想象的遥远很多,但是没有意外的话,这就是宇宙的结局。

不过,万事没有绝对,仅仅凭借一个理论就预测宇宙的结局,是十分片面的,因为人类探索的宇宙只是整个宇宙的局部,我们不知道宇宙的全貌是什么样子的,也不知道在其他宇宙区域中,我们的物理定律是否适用。

从现有的理论来看,宇宙中可能存在一些虫洞,还有“白洞”这样在理论中存在的喷射源,给我们的宇宙留下了一些余地。

话题再回到开头提出的问题,假设宇宙永恒存在,那么在遥远的未来,有没有可能墨水从清水中分离出来?答案是真的有可能,不过需要的时间难以想象的漫长,这个现象被我们叫作“庞加莱回归”。

庞加莱回归指出,在一个封闭系统中,任何一个粒子在经历漫长的时间后,必然都可以回到无限接近它初始位置的地方,不过这个粒子无法回归到最初的位置,只是无限接近。不过这个过程需要的时间无比无比漫长,而这样一个在周而复始的过程被称为“庞加莱回归”。

庞加莱回归并不是一个单纯的猜想,而是一个被证实真实存在的现象,在2018年,研究人员已经在量子系统中证实了庞加莱回归的真实性,相关的研究成果也被发表在了科学期刊《科学》上。

从微观角度来看,宇宙中的微观粒子无时无刻都在进行着无规则的热运动,在这个过程中不断的消耗着能量,这个过程会导致我们的宇宙不断熵增,很多科学家都试图找出熵增定律的破绽,但是没有人成功,直到庞加莱回归被证明后,我们才知道熵增定律并没有我们想象到底那么可怕。

在一个孤立且有限的系统中,这个系统会无限次的回归到最初始的状态,这就是庞加莱回归,和这个理论类似的观点有“共循环宇宙论”,诺奖得主彭罗斯就是共循环宇宙论的支持者,这个理论认为宇宙在不断的“循环”,从奇点大爆炸开始演化,然后在遥远的未来再次坍缩成一个奇点,然后不断的重复这个过程。

共循环宇宙论和庞加莱回归提出的观点不谋而合,从熵增的角度来思考,熵增是永恒不可逆的,但是在无限的时间中,任何事情都有可能发生,假设宇宙是一个封闭的有限系统,那么在无限的时间中,熵肯定也会不断的自然涨落,就如同微观世界中,虽然整体是能量守恒的,但是在短暂的时间中,突然的量子涨落并不违背宏观的能量守恒一样。

如果我们的宇宙在未来存在的时间,真的可以支撑到一次完整的庞加莱回归,那么我们现在经历的一切,可能在遥远的过去,也曾经发生过,我们犯的每一次错误,经历的每一次挫折,都已经重复了无数次。

宇宙在不断的循环,历史在不断的重演,不过每一次都会和上次存在一些差别,不可能每一次都完全一样。

宇宙究竟是永恒存在,还是在不断的轮回呢?我们没有答案,因为我们每个人存在的时间都太短暂了,匆匆而来匆匆而去,不过在这个过程中,人类文明的知识在不断的积累,或许在未来的某一天,我们就可以破解宇宙的秘密,找到问题的答案。

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