最新發(fā)現(xiàn)：時(shí)間可以倒流！三體黑洞，在普朗克尺度效應(yīng)下發(fā)生了

如果三個(gè)或更多對(duì)象相互移動(dòng)，在普朗克尺度效應(yīng)下，時(shí)間可以倒流反轉(zhuǎn)，這是一個(gè)國(guó)際研究小組基于對(duì)三個(gè)相互環(huán)繞黑洞計(jì)算機(jī)模擬得出的結(jié)論，由荷蘭天文學(xué)家Tjarda Boekholt領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上發(fā)表了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。物理學(xué)中大多數(shù)基本定律與它們運(yùn)行的方向沒有問題，正如科學(xué)家所說：它們相對(duì)于時(shí)間是對(duì)稱的，或者說是時(shí)間對(duì)稱的。

然而，在實(shí)踐中，每個(gè)人都知道，時(shí)間不能倒流。例如，一個(gè)掉落碎成幾百塊的杯子，真的不會(huì)自然地、毫發(fā)無(wú)損地飛回到你的手中。到目前為止，科學(xué)家們通過大量粒子之間的統(tǒng)計(jì)相互作用來(lái)解釋時(shí)間對(duì)稱性的缺乏，三位天文學(xué)家現(xiàn)在證明，只有三個(gè)粒子足以打破時(shí)間對(duì)稱性。葡萄牙科英布拉大學(xué)、萊頓大學(xué)和芬蘭圖爾庫(kù)大學(xué)計(jì)算了三個(gè)相互影響的黑洞軌道。

這是在兩個(gè)模擬中完成的，在第一個(gè)次模擬中，黑洞從靜止?fàn)顟B(tài)開始，然后，它們?cè)趶?fù)雜的軌道上相互靠近并越過對(duì)方，最后，一個(gè)黑洞離開了另外兩個(gè)黑洞。第二個(gè)模擬從兩個(gè)黑洞和逃逸的第三個(gè)黑洞的結(jié)束情況開始，試圖將時(shí)間倒轉(zhuǎn)到最初情況。事實(shí)證明，在5%的計(jì)算中，時(shí)間是不能反轉(zhuǎn)倒流的，即使計(jì)算機(jī)使用的小數(shù)位數(shù)超過一百位，因此，5%并不是以前認(rèn)為更好計(jì)算機(jī)的問題。

上圖所示：對(duì)三個(gè)相互影響的黑洞計(jì)算機(jī)模擬，紅線是計(jì)算機(jī)時(shí)間倒流的模擬；白線是計(jì)算機(jī)在時(shí)間上向前移動(dòng)的模擬；3500萬(wàn)年過去了(左邊的情況)，仍然沒有任何偏差，紅線完全覆蓋了白線，3700萬(wàn)年后(中間)，軌道略有偏離，白線變得清晰可見，時(shí)間對(duì)稱性被打破，因?yàn)槠绽士顺叨却笮〉臄_動(dòng)具有指數(shù)效應(yīng)，4000萬(wàn)年后(右)，這種背離是顯而易見的。

普朗克尺度，打破時(shí)間對(duì)稱性

研究人員用普朗克長(zhǎng)度（普朗克尺度）的概念解釋了不可逆性，這是物理學(xué)中已知的原理，適用于原子水平或更小的現(xiàn)象。首席研究員博克霍爾特說：這三個(gè)黑洞的運(yùn)動(dòng)可能非?；靵y，以至于像普朗克尺度這樣小的東西都會(huì)影響運(yùn)動(dòng)，普朗克尺度大小的擾動(dòng)會(huì)產(chǎn)生指數(shù)效應(yīng)，破壞時(shí)間對(duì)稱性。該研究的合著者波特吉斯·茲沃特補(bǔ)充：因此，不能讓時(shí)間倒流不再僅僅是一個(gè)統(tǒng)計(jì)論點(diǎn)。

時(shí)間倒流已經(jīng)隱藏在基本的自然規(guī)律中，沒有一個(gè)由三個(gè)運(yùn)動(dòng)物體組成的系統(tǒng)，無(wú)論是大的、還是小的，行星或黑洞，都無(wú)法逃脫時(shí)間的方向?；煦绱嬖谟诖蠖鄶?shù)恒星動(dòng)力系統(tǒng)中，并通過小擾動(dòng)的指數(shù)增長(zhǎng)表現(xiàn)出來(lái)，指數(shù)發(fā)散驅(qū)動(dòng)了時(shí)間的不可逆性，增加了系統(tǒng)的熵。數(shù)值結(jié)果是N體問題的積分不可避免地將截?cái)嗪蜕崛胝`差放大到宏觀尺度。到目前為止，恒星動(dòng)力系統(tǒng)中的混沌與不可逆性之間的定量關(guān)系還沒有確定。

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了超越標(biāo)準(zhǔn)雙精度算法的精確N體程序Brutus，對(duì)自由落體混沌三體系從初始小擾動(dòng)的放大因子分布中得到。將這一結(jié)果應(yīng)用于由三個(gè)總角動(dòng)量為零的大質(zhì)量黑洞組成的系統(tǒng)，研究得出的結(jié)論是：這樣的三個(gè)黑洞中，高達(dá)5 %需要普朗克尺度的精度才能產(chǎn)生時(shí)間可逆解，從而使它們從根本上變得不可預(yù)測(cè)。

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博科園｜研究/來(lái)自：荷蘭天文研究學(xué)院

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

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