时间能倒流?三体黑洞 在普朗克尺度效应下发生了(图)

如果三个或更多对象相互移动，在普朗克尺度效应下，时间可以倒流反转，这是一个国际研究小组基于对三个相互环绕黑洞计算机模拟得出的结论，由荷兰天文学家Tjarda Boekholt领导的研究团队在《皇家天文学会月刊》上发表了这项发现。物理学中大多数基本定律与它们运行的方向没有问题，正如科学家所说：它们相对于时间是对称的，或者说是时间对称的。





然而，在实践中，每个人都知道，时间不能倒流。例如，一个掉落碎成几百块的杯子，真的不会自然地、毫发无损地飞回到你的手中。到目前为止，科学家们通过大量粒子之间的统计相互作用来解释时间对称性的缺乏，三位天文学家现在证明，只有三个粒子足以打破时间对称性。葡萄牙科英布拉大学、莱顿大学和芬兰图尔库大学计算了三个相互影响的黑洞轨道。



这是在两个模拟中完成的，在第一个次模拟中，黑洞从静止状态开始，然后，它们在复杂的轨道上相互靠近并越过对方，最后，一个黑洞离开了另外两个黑洞。第二个模拟从两个黑洞和逃逸的第三个黑洞的结束情况开始，试图将时间倒转到最初情况。事实证明，在5%的计算中，时间是不能反转倒流的，即使计算机使用的小数位数超过一百位，因此，5%并不是以前认为更好计算机的问题。



上图所示：对三个相互影响的黑洞计算机模拟，红线是计算机时间倒流的模拟；白线是计算机在时间上向前移动的模拟；3500万年过去了(左边的情况)，仍然没有任何偏差，红线完全覆盖了白线，3700万年后(中间)，轨道略有偏离，白线变得清晰可见，时间对称性被打破，因为普朗克尺度大小的扰动具有指数效应，4000万年后(右)，这种背离是显而易见的。

普朗克尺度，打破时间对称性

研究人员用普朗克长度（普朗克尺度）的概念解释了不可逆性，这是物理学中已知的原理，适用于原子水平或更小的现象。首席研究员博克霍尔特说：这三个黑洞的运动可能非常混乱，以至于像普朗克尺度这样小的东西都会影响运动，普朗克尺度大小的扰动会产生指数效应，破坏时间对称性。该研究的合著者波特吉斯·兹沃特补充：因此，不能让时间倒流不再仅仅是一个统计论点。



时间倒流已经隐藏在基本的自然规律中，没有一个由三个运动物体组成的系统，无论是大的、还是小的，行星或黑洞，都无法逃脱时间的方向。混沌存在于大多数恒星动力系统中，并通过小扰动的指数增长表现出来，指数发散驱动了时间的不可逆性，增加了系统的熵。数值结果是N体问题的积分不可避免地将截断和舍入误差放大到宏观尺度。到目前为止，恒星动力系统中的混沌与不可逆性之间的定量关系还没有确定。



在这项研究中，研究人员使用了超越标准双精度算法的精确N体程序Brutus，对自由落体混沌三体系从初始小扰动的放大因子分布中得到。将这一结果应用于由三个总角动量为零的大质量黑洞组成的系统，研究得出的结论是：这样的三个黑洞中，高达5 %需要普朗克尺度的精度才能产生时间可逆解，从而使它们从根本上变得不可预测。

博科园｜研究/来自：荷兰天文研究学院参考期刊《皇家天文学会月刊》 阅读原文