為甚麼說我們的宇宙不存在能量守恆定律？

如果我們在太空中用力扔一塊石頭,那麼這塊石頭的最終命運會是什麼? 根據牛頓第一定律,物體在不受任何外力的作用下會保持勻速直線運動,由於在真空的宇宙中幾乎不存在能讓它減速的空氣阻力 所以當我們鬆開手時,它則會沿着被拋出的方向繼續前行,並會面臨以下幾種情況 首先,當這塊石頭穿行在宇宙空間中時,會受到來自如行星、恆星以及黑洞等各種天體的引力牽引 一旦進入其引力範圍,就會被直接捕獲 假設這塊石頭足夠的幸運沒有受到任何的阻擋,那麼它也不可能沿一條直線永遠前進下去,而是會逐漸減速直至完全停止 而這究竟是怎麼回事?假設我們身處一個平坦的宇宙空間中,在拋出一個小球時,它則以恆定的速度在宇宙中穿梭 根據愛因斯坦相對論中的四維時空概念 我們的宇宙是由時間和空間所構成的,並由多種威力所組成的巨大幾何結構,無時無刻不在包裹着我們 如果這個巨大的時空網格結構完全靜止,即意味着在任何位置的物理量則完全相同,從而具有空間平移對稱性 當我們將整個宇宙往小球的方向移動並不斷重複,最終就能看到小球的速度永遠保持不變 也就是說,動量守恆定律來源於宇宙的空間平移對稱性 不僅如此,宇宙還具有時間平移對稱性 即無論你在同一地點的任何時間扔出小球,其導致的物理規律始終保持一致,不會隨着觸發時間的變化而改變 因此,能量守恆定律來源於宇宙的時間平移對稱性 可以說,在物理學中,任何守恆定律都對應着一種對稱性,這就是著名的莫特定理 但現實情況卻是,我們的宇宙不僅充滿着能扭曲四維時空幾何結構的天體 且幾乎所有的星系都在以超越光速的速度在遠離地球併產生詭異的紅移現象 距離我們越遠的星系遠離我們的速度就越快 在根據遙遠星系的退行速度與它們和地球的距離成正比後發現 我們所以爲的星系遠離其實並不是星系的運動超越了光速,而是空間在膨脹 且空間結構的拉伸速度也遠比我們在光速下所能覆蓋的距離要大得多 並在隨後一個超新星事件的研究中 天文學家發現宇宙不僅在膨脹 且還在加速膨脹 而這也就意味着我們的宇宙其實並不具備時間對稱性 雖然能量守恆在經典物理學中的局部尺度上能夠成立 但在大範圍尺度下的宏觀宇宙中將不再適用 當宇宙大爆炸時 其所產生出的紫外光線在穿越138億年後到達地球時 它的波長已經被拉長到了微波波段 而光線也已丟失掉了99.99%的能量 但這些能量並沒有轉化到其他任何地方 而是在詭異的宇宙膨脹中憑空消失了 因此 當你扔出一塊石頭在不斷膨脹的宇宙中穿行時 它的速度就會逐漸變慢 直至完全停止 而宇宙中所有的一切其實也都被宇宙膨脹理論牢牢地困在其中 並使我們永遠都無法解開 在宇宙之外到底還存在着一個怎樣的世界