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这个结果确凿地证明了物理规律的时间不可逆,即使在微观层面上也是如此。
如果时间逆转,就算是在量子力学主导的简单系统中,也会产生不一样的物理过程。
克洛诺斯要统治一切,它不接受被排除在粒子世界之外。
如果通过影片来看这些现象,我们就能分辨出哪个是真实的,哪个是倒放的,就像看卢米埃尔兄弟倒放老墙倒塌时那样。
曾有一段短暂的时间,人们认为,就算宇称对称和电荷共轭对称各自被打破,但二者结合也可以组成一种不会被打破的对称。
如果空间坐标反转,同时把粒子换成反粒子,我们就应用了CP,即C、P这两种变换的联合。
但很快这也被证明行不通,因为我行我素的弱相互作用依然会打破复合变换CP的对称性。
在这里,真正的新发现是,如果在宇称变换和电荷共轭变换之外,时间也被逆转,那么我们就找到了完美的对称。
也就是说,只有同时进行CPT三重变换,即将粒子换成反粒子,反转空间坐标,再让所有粒子反向运动来逆转时间,物理法则才不区分过去和未来。
任何物理过程似乎都不会打破这种复合变换的对称。
CPT对称就像全世界物理学家寻找已久的“圣杯”
。
三重变换形成一个紧密而坚固的整体,似乎没有任何物理过程能将其打破。
所有基本相互作用都遵守CPT对称,无一例外。
这进一步告诉我们,有一种深层的东西将时间和空间联系在一起,并将二者与物质及反物质相连。
这种联系在基本层面上起作用,从而让时间在微观世界中也扮演极其重要的角色。
诗和美酒的奥秘
我们的日常环境以宏观物体为主,所谓宏观物体也可说是由巨量基本粒子组成的物质系统。
尽管表面上看,给我们带来那么多痛苦的新型冠状病毒很小,但它也是宏观物体。
它是一段被蛋白质聚合壳包裹和保护的RNA片段,包含两亿多个原子,每个原子又由夸克、胶子、电子组成。
然而,这还是小到人眼看不见的系统。
只要是人眼能看见的,比如阳光下闪烁的一粒沙,其原子数量轻易就超过千万亿。
这些系统中无数粒子中的每一个都遵循物理规律,但如果要每时每刻都详细了解每个粒子的位置、速度、相互作用才能预测物体的运动,那我们的日子就过不下去了。
幸好,控制复杂物体的规律,即我们所说的经典物理、化学、生物学等,精确到足以让我们组织好日常生活。
不需要太精密的设备,我们也可以去上班、吃饭、探亲访友。
不知道无穷小世界里发生着什么,不了解日常器物稳固的外表下隐藏着什么,我们也可以过得很好。
但还是有一些总体原则,虽然根源于对我们的生活似乎毫无影响的微观世界,却决定了宏观物体的运动变化。
不了解它们,就无法解释日常经验中的许多自然现象。
其中的一些,比如衰老和死亡,会深深触及我们,以至会深刻影响所有人的人生和世界观。
熵增便是这些总体原则之一,它是使时间不可逆成为常识的关键。
如果要用一句话来概括整个宇宙的运动变化,我们可以说:这是一个封闭系统,其中各部分运动发展、相互作用,系统总能量保持不变而总熵不断增加。
我们比较熟悉能量这个概念,因为在很多地方都会用到。
能量不能无中生有也是大家都知道的规则。
熵则神秘得多,在科学界之外,人们不太明白它代表什么,更重要的是不清楚为什么它一定要增加。
说到熵,经常被提到的是有序和无序,这种描述虽然很接近基本概念,但还是藏有相当多误导人的地方。
为了真正理解熵,我们要再次踏入微观世界,即基本粒子的世界。
从某些角度说,熵最能体现原子及基本粒子的微观世界对于决定宏观世界——包括我们人类在内的一切多么重要。
首先要看到,微观世界只受概率和物理法则的控制,正是这种强大的耦合作用建立了最完美的民主。
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