物理|35亿年后，时间会停止吗？_数学|科学|时间计算|弦理论|科

理论学家在将宇宙模型的逻辑推演至极致之后，得出了时间将会停止的结论。他们还通过计算，预测出时间会在何时停摆。时间的凝滞真的不可避免吗？这一预测在物理学界掀起了轩然大波……
这是一项如此令人惊诧的宇宙学预测：根据美国加利福尼亚大学伯克利分校物理学家拉斐尔·布索(Raphael Bousso)及其同事的演算，时间将会在大约35亿年后停步不前。

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注意，这些理论学家通过公式演算所描述的并非又一幅已有诸多版本的末世善恶之战的场景，也并非一场在终结时间进程的同时吞噬宇宙万物的灾难。
不，他们的研究结果要比这来得更加复杂，也更令人担忧。他们通过演算推断，时间注定会永远停止，就仿佛按下暂停键停播电影一样。从严格意义上来讲，那将是时间的终结，永无休止的暂停，冰封凝固的末日。
这番预言着实出乎人们的意料。现有的观察结果不是表明宇宙目前正处于加速膨胀阶段吗？换言之，如果宇宙膨胀保持现有的势头，不论是空间还是时间都不可能宣告终结。由此，这一预测几可视为妄言。
不过，提出这一预测的科学家都是值得敬仰的理论学家，而且他们言之凿凿，如果根据最先进的宇宙物理模型，并将数学演算推行到底，那么终有一日，一切都将停止。这是理性死硬推论的冰冷裁决。
这些理论学家的出发点可谓坚如磐石，他们的研究基础正是主要由美国理论物理学家李奥纳特·苏士侃（Leonard Susskind）提出的“多重宇宙”理论，一部分科学界人士对此亦表赞同。
“多重宇宙”理论所阐述的是，在浩渺无垠的元宇宙中存在无穷无尽的宇宙空间，每个宇宙空间各有其物理法则，而我们所处的宇宙只不过是其中之一。

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奥雷利安·巴鲁法国格勒诺布尔亚原子物理学和宇宙学研究所
法国格勒诺布尔亚原子物理学和宇宙学研究所科学家奥雷利安·巴鲁（Aurélien Barrau）指出：“这听起来有点奇怪，但是多重宇宙是弦理论和宇宙膨胀理论必然会产生的结果。 ”
完美的逻辑弦理论是目前用于统一引力、电磁力等基本作用力最为成功的理论设想。而宇宙膨胀理论推断宇宙初期曾经历过超高速膨胀——如果没有宇宙膨胀理论，宇宙大爆炸理论就会有如水中沙堡一般轰然倒塌。
多重宇宙的构架设想的确很有魄力，而当弦理论和宇宙膨胀理论——现代物理学两大支柱——得到认同之后，多重宇宙理论便具备了完美的可信度。

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在此牢不可破的基础之上，拉斐尔·布索和他的同事们将能够施加于多重宇宙的可能性演算逻辑推向极致。自宇宙学家提出多重宇宙理论之后，他们一直寻求以下问题的解答：“多重宇宙中部分宇宙空间具有和我们的宇宙一样的物理法则，这种可能性有多大？”又如， “存在适合生命发展的宇宙空间的可能性有多大？”
问题在于多重宇宙所包含的是无数个可能各不相同的宇宙空间，而从数学的角度出发，在无限的空间内对可能性进行计算是不可能实现的。唯一可行的方法就是选取无限空间中具有代表性、但可以界定的一部分进行计算，然后将演算结果推广到整个无限空间。我们把这种方法称作“切断”（cutoff），这正是多重宇宙研究学家所采用的方法。
他们并没有在无限可能的范围内对可能性进行推算，而是选择了能够让计算公式发挥作用的一部分或然范畴，由此为多重宇宙设定了一个有限的空间和时间范围。拉斐尔·布索的团队正是在这个基础上，建议描绘由数学运算所要求的所有物理学理论。
疑云重重他们的推论可以归纳如下：只有能够对未来事件的可能性进行计算的物理学理论才是正确的理论。然而多重宇宙理论学家们只有在假设时间具有终点的条件下才能进行此类计算。由此推断，如果多重宇宙理论是正确的，时间沙漏终有一日会停止流逝。
拉斐尔·布索和他的同事们所做的还不止这些。在多重宇宙内进行计算时，其实可以选取不同的“切断”范围，针对每一“切断”范围的运算都会得出时间终止的不同日期。不过，只有遵循因果性（也就是说包含了作为参考点的时空点的全部过去）的“切断”范围才在物理学上具有意义。科学家就是根据有关这些“切断”范围的计算推测出，在我们的宇宙中，时间将于大约35亿年之后停止。论证完毕。

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这个图显示了两个不同的截止场景，显示了时间是如何结束的
这让人感到不知所措，不是吗？“我们的预测并不太符合标准。 ”拉斐尔·布索坦承， “例如，有人表示，我们的预测仅仅是以数学计算为依据，而不是建立在物理学理论的基础之上。
然而，如果有谁对我们的预测感到不满的话，那没有别的办法，只能对推断出这一结论的前提之一进行否定。也就是说，要么否定弦理论，要么否定宇宙膨胀理论，要么否定在有限空间内计算可能性的方法。 ”这样一来，问题的意义便以另一种方式呈现出来……
总而言之，如果我们拒不接受时间将会停止这一残酷的末日判决，又为什么不能对弦理论提出质疑呢？今日的弦理论还远未得到科学家的普遍接受，谁也无法断言科学家们有朝一日一定能从这头理论怪兽中孕育出万众翘首以待的“万有理论” 。
同样，宇宙膨胀理论尽管对宇宙标准模型有着如此重要的意义，但实际上没有任何物理学原则可以作为依据，证明宇宙膨胀理论的必然性。更不用说弦理论迄今还从未收获丝毫实验证据，而宇宙膨胀理论始终是学界论辩争锋的焦点！

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奥雷利安·巴鲁认为这并不算问题：“拉斐尔·布索的论据有些薄弱。他有关时间停止的预测是借助于计算无限空间内可能性大小的数学处理得出的。然而，为什么物理学要受制于这一手法的局限性呢？我们可以说，当数学家能够准确地在无限空间内对可能性进行界定时，这些骗人的伎俩就会不攻自破。人类思维的局限不应与大自然的界限相混淆！”

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卡尔洛·罗维里法国马赛第一大学
法国马赛第一大学物理学家卡尔洛·罗维里（Carlo Rovelli）也对物理学与数学之间的角色混淆表示惋惜：“这一预测只不过是建立在具有随意性质的计算‘把戏’之上的！因此并不值得信任，除非像拉斐尔·布索自己所说的那样，这一预言可以排除推论前提之一。真正的物理学预测必须源自经过实验论证的知识，或由知识直接推论得出。此类预测在我看来其实是科学已经迷失方向的表现。 ”
令人振奋的不循常理如此严重的控诉恰能反映10多年来一直笼罩在理论物理学之上的重重疑云，而造成这一情况的原因正是因为科学家们一直无法对悬而未决数十年之久的问题做出解答。
例如：如何在可经测试、合乎逻辑的理论框架内对基本作用力的相互作用进行描述？如何才能克服宇宙大爆炸理论在数学方面的独特性？科学家思索研究的方向五花八门，但并未提出一条明确的前进道路。在多少有些茫然失措的科学界内，对于拉斐尔·布索的预测自然也有支持的声音。

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让·保罗·德拉埃法国里尔基本信息学研究所
法国里尔基本信息学研究所的让·保罗·德拉埃（Jean-Paul Delahaye）表示：“宇宙学所提出的理论模型与事实之间有着微妙而复杂的关系。从数学‘把戏’中推导出物理学预测这也许值得商榷，但理论物理学界不是一直都在这么做吗？”不要忘了， 1928年，英国理论物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）就是在一个公式的基础上预言了反物质的存在，而4年之后反物质的存在得到证实。 “我想这些科学家的研究态度并没有本质区别。 ”

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有些科学家甚至认为拉斐尔·布索的理论非常令人振奋。 “这一研究结果的确不循常理，但我认为这不能简单地归结为可能性被错误界定的问题，而是某种更深层次事物的潜在表现。 ”法国巴黎天体粒子物理学和宇宙学研究所所长皮埃尔·比内特吕（Pierre Binétruy）解释说， “粒子物理学同样也采用随意切分能量等级的研究方法，如果不采用这种方法，研究结果就无法符合数学逻辑，数十年来这种方法一直被采用，谁也没有对此提出异议，这说明粒子物理学理论在高能粒子方面应由另一种理论取而代之。同样道理，拉斐尔·布索的研究结果表明，在超过一定时间范畴之后，我们对于宇宙的描述就不再正确。这或许意味着35亿年之后的宇宙需要我们创造另一种宇宙学理论来进行描述。 ”

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皮埃尔·比内特吕法国巴黎天体粒子物理学和宇宙学研究所
关于这一问题的争论充分说明基本物理学研究的混乱和窘迫。拉斐尔·布索等人的预测真的就是世界未来的命运吗？
是否可以认为这一预测开辟了一种新的宇宙演变物理学？这是不是存在缺陷的现代物理学理论所衍生出来的荒谬结果？抑或是物理学界与数学界相轻的产物？又或者这只不过是科学理论家的戏谑之作？物理学界仍然为此番舌辩热血沸腾。
无论最终结果如何，物理学家依然有足够的时间去找出真正的答案……
撰文 | Mathieu Grousson
编译 | 武峥灏
封图 | pixabay
来源：新发现杂志
【物理|35亿年后，时间会停止吗？】编辑：蕉

物理|35亿年后，时间会停止吗？

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