对一种普遍存在的现象的观察出现了意外的分形行为,这可能给我们提供了关于早期宇宙和时间之箭的线索。
将牛奶倒进咖啡,白色的漩涡与卷须很快就会褪成棕色。半小时后,饮料会冷却到室温,几天后,液体就会蒸发。再过几个世纪,杯子将会瓦解,数十亿年后,整个行星、太阳和太阳系都将消散。在整个宇宙中,所有的物质和能量都在像咖啡和恒星这样的热点中扩散,最终(几万亿年后)在空间中均匀分布。换句话说,咖啡和宇宙的未来是一样的。
这种物质和能量的逐渐传播,我们称之为“热化”,与时间相关。事实上,时间的箭头是不可逆的,因此热咖啡会变冷但从不会自发的变热,但这并不是由咖啡分子的基本运动规律所决定的。相反,热化是一种统计结果:咖啡的热量更可能传播到空气中,而不是冷空气分子将能量集中到咖啡中,就像洗一副新牌,不按花色和大小排序的对其重复洗牌(译者注:把新牌洗乱的过程,达到一种统计上的平衡)。一旦咖啡,杯子和空气达到热平衡,它们之间就不再有能量流动,也不会发生进一步的变化。因此,宇宙尺度上的热平衡被称为“宇宙的热寂”。
变化的初期阶段
热化——能量在整个粒子系统中扩散直至达到热平衡的趋势——与时间之箭相关。
该过程先于一个名为普适标度的类分型阶段。系统是自相似的,粒子的这一时刻的属性可以重标度为前一刻或后一刻的属性。以下是假说的早期宇宙衰亡方式。
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