在经典科幻片《回到未来》(Back to the Future)里,主角马蒂从1985年回到1955年后,不经意地干预了父亲追求母亲的过程,但为了防止未来的自己“消失”,他必须努力地帮助父亲追到母亲……这类在科幻作品中大量出现的关于时间旅行的“悖论”,经常会用多重宇宙(Multiverse)假说来作解释,即回到过去所做的不同决定,其后续发展是存在于不同的“平行世界”中的。
而在多重宇宙假说中,时间以相反方向流逝的平行世界也是可以存在的,也就是说,我们已知的过去或许是另一个世界的未来。近日,两位分别来自加州理工学院(CalTech)和麻省理工学院(MIT)的理论物理学家提出一个基于“熵”(Entropy)的新模型,试图用更简单的原理对这一现象进行解释。
熵可以被理解为“无序度”的指标,即一个系统混乱程度的高低。根据热力学第二定律,一个孤立系统的熵永远不会随时间减小,比如一个玻璃杯落地后破碎,其最终状态比初始状态更无序。因此,人们可以通过测量一个孤立系统熵的变化来确定时间流逝的方向,即时间箭头(Arrows of Time)。人们也据此认为,完整的玻璃杯是“原因”,而破碎的玻璃杯则是“结果”。
从深层次来看,‘原因’(Causes)不一定必须在‘结果’(Effects)之前出现。
提出新模型的两位物理学家解释称,在物理学定律中,时间流动的方向并不重要,因为“倒流”的时间也可以和物理定律和谐共存。比如,当你向上扔一个玻璃杯,它在到达顶点之前会因为地球引力而速度越来越慢;如果将这段“影片”倒带来看,这个玻璃杯会从顶点加速下落,同样是符合力学定律的。
在这个新模型中,他们将一些粒子放入一个被称为“无限云”(Infinite Cloud)的无限宇宙中,而这些粒子都具有随机分配的速度。这些粒子最终会自发产生不同的时间箭头,而由于随机性,其中一半的粒子会朝着无限云的边缘扩散(熵增加),另一半粒子则朝着无限云的中心聚集(熵减少)。但是当聚集的粒子在中心与彼此“擦肩而过”后,它们会继续朝着无限云的边缘扩散,从而使得无限云的熵比初始状态增加。
而如果将这些粒子在初始状态的时间箭头倒转,它们最终的方向仍然会朝向外部,无限云的熵与初始的时间零点相比,仍然是增加的。研究者认为,这意味着单个时间箭头的方向不再重要,而这一模型也可以适用于多重宇宙假说。他们的新模型目前还没有正式发表,为了让模型更加可信,他们还需要补充初始状态时缺失的信息。
早在2014年,来自英国和加拿大的科学家们也发表了一项研究,认为宇宙大爆炸时还产生了一个“镜像宇宙”(Mirror Universe),它在大爆炸瞬间与我们的宇宙朝相反方向膨胀,生活在这两个宇宙中的生物则认为彼此在朝着对方时间的反方向前行。
我们不妨大胆地设想一下,如果这两个宇宙中的人能够相遇,也许会出现另一部经典科幻片《奇幻逆缘》(The Curious Case of Benjamin Button)中的奇妙镜头——男主人公班杰明从出生开始便“逆生长”,年迈之后变成一个婴儿,躺在“正常生长”但垂垂老矣的爱人黛西怀里,慢慢闭上眼睛……