時間之箭大爆炸為什麼這么低
『壹』 宇宙大爆炸的時間之箭是不是一去不復返了，人不可以回到過去嗎
在大爆炸學說前，某些理論認為已知宇宙只不過是脫離先前存在空間所孕育時空的一個「嬰兒」泡泡。其他的「嬰兒」宇宙也許以同樣的方式形成，但是其中一些宇宙的時間流動則是沿著相反的方向，從而維持整個宇宙的時間對稱。
某些嬰兒宇宙的時間流動可能沿著相反的方向，從而維持整個宇宙的時間對稱。
美籍西班牙哲學家喬治·桑塔亞那在其1938年出版的《真理的境界》一書中有一段著名的論述，他將時間比作是沿著導火索燃燒前行的火焰。火焰的位置代表著目前的時刻，它加速向前，但從不回頭，只剩燃燒殆盡的灰燼徒留其後。他說：「現在的本質就像是沿著時間導火索前行的火焰。沿著導火索的每一個火花代表著將未來變為過去的『現在』，這種完美結合形成了亘古不變的歷史真理。」
其實，這並非一個完美的比喻。沿著導火索飛躍的火花並沒有完全抓住時間的奇異特性，這些特性時刻困擾物理學家對相對論和量子力學的思考。但是，桑塔亞那的火花確實闡明了時間之最持久、最令人費解的特性之一，那就是時間之不可逆轉。
時間總是永遠地奔向未來。一呼一吸之間，你能進入未來，但過去卻只能永遠停留在記憶里。時間向著一個方向飛奔，就像是離弦之箭，從來不會掉轉頭來。覆水難收、破鏡難圓、死灰難復燃、人老難還童，說的都是這個理。
美國加州理工學院的理論物理學家肖恩·卡洛爾說：「過去和未來的差異，表現在物理學上，也表現在哲學上，還表現在生物學和心理學等幾乎所有科學領域。時間之箭遍布在我們認識宇宙的各條道路上。」
但奇怪的是，統治著宇宙的自然法則不承認時間的這種勢在必行。描述改變物體運動狀態的力的方程，既適用於時光倒流，也適用於時間的向前。一個彈跳分子的微觀視頻將需要時間標識來區分向前還是向後，在一個分子尺度上，時間沒有方向。在一個彈跳的籃球的大世界裡，雖然時針始終在運行，但時針之手卻從來無法扭轉其旋轉方向。
一個多世紀以來，從時間自然定律的空白到「時間之箭」的出現，物理學家和哲學家一樣一直倍感困擾。即使今天在iPhone的應用程序中已有很多關於時間奧秘的解決方案，但新的解釋依然層出不窮，這就像上緊了發條的時針一樣一刻不停歇。關於時間奧秘的最新解釋認為，它可能是一部涉及宇宙起源的宏大戲劇中的一個必不可少的插曲。
- 時間前行之亂了亂了
雖然科學家們在時間之箭的確切來源方面並未達成完全一致，但大部分專家認為它與熵有關，也就是熱力學第二定律所要求的事物不斷增長的失序。隨著時間的推移，在與外部影響隔離的任何系統中，失序會增加（或至少停留在原樣）。
不幸的是，光引用熱力學第二定律來解釋時間之箭並不能解開這個謎團。的確，不斷增長的熵定義了時間的方向，但條件是只有等到一切都處於平衡狀態，以技術的術語講，就是一切都亂成一團。正如奧地利物理學家路德維希·玻爾茲曼在19世紀所作的解釋：「亂成一團」是迄今為止事物最有可能的存在方式。時間之箭應屬於一個好得不能再好的運氣，就像是在通宵撲克游戲中每手牌都能抓上同花順一樣，但就宇宙的熵來說，其明顯不可能達到這樣的最好運。無疑，每件事物都應當已處於亂成一團的狀況，因而也應當沒有時間之箭。
但是，這不是宇宙應有的方式。當事物亂成一團時，它們並沒有像應有的那麼亂，也因此宇宙時間的導火索可以繼續燃燒。換言之，宇宙中的熵在過去曾低到足以擁有更大的空間而變得更高，正是這種向混亂的探索，驅動著時間之箭向單一的方向前進。解釋時間之箭不僅需要熱力學第二定律，還需要理解某些原因，如熵為什麼曾經如此之低，特別是，為什麼隨著大爆炸中宇宙導火索的那道光，宇宙時針開始滴答作響之時，熵的值就處於低位。
卡洛爾在今年2月於聖地亞哥舉行的美國科學促進會年會上說：「試著了解為什麼你可以把奶油與咖啡混合，但不能將其分離，就把我們帶回到了大爆炸的年代，把我們帶回到了這個可觀測宇宙的起源問題。」
回到宇宙大爆炸之前
從大約137億年前宇宙大爆炸的那一刻起，空間在不斷地擴張。引用這種擴張論來解釋日常生活中的時間流動，已成為解決時間奧秘的標准策略。這種做法要追溯到半個世紀前，將由熱力學第二定律定義的時間之箭與大爆炸誘發擴張理論定義的宇宙之箭聯系起來，天文學家托馬斯·戈爾德無疑是第一人。該方法以各種形式來證明，擴張的空間允許熵的增加，無論其開始時有多低或多高。即使熵在開始時是高的，擴張的空間也允許其增長到更高。因此，熵在持續上漲，宇宙時鍾也在滴答不停。
卡洛爾在他的新書《從來世到今生》里指出，這種解決方案只是假設了時間方向的存在，但並沒有解釋為什麼存在。基本上，它只是將大爆炸定義為「過去」的一個點，從此時間就向一個方向流動。這種情景並沒有保留宇宙基本方程中發現的兩個時間方向之間的對等性。要找到一個完整的解釋，將需要回到宇宙大爆炸之前更遠的時間。
「你經常聽宇宙學家說，宇宙大爆炸是空間和時間的開始之刻，在宇宙大爆炸前，從沒有出現過這樣的事情，」卡洛爾說，「事實是，宇宙大爆炸只是我們的理解所終止的那一刻。因為，我們不知道大爆炸前發生過什麼，但它又絕對可能發生過。」
事實上，今天的許多宇宙學家正在認真研究宇宙大爆炸之前所發生事情的各種可能性，以及它所創造的宇宙是否只是眾多不同的時空泡泡中的一個，這些泡泡就像啤酒杯表面的泡沫那樣覆蓋在來世表面。這種復雜的「多元宇宙」可能含有無數宇宙個體，每一個在自己的大爆炸中誕生的宇宙個體都以「嬰兒」泡泡的形式出現，然後才會割斷將其連接到原始「虛空」（emptiness）的臍帶蟲洞。
卡洛爾認為，所謂「虛空」，就是一個高熵環境，技術術語稱為德西特空間。可是，一個「空」字，並不能傳達出一個十分正確的描述。因為在量子力學，特別是海森堡測不準原理中，一個完全空的空間是不被允許的。能量的波動是不可避免的，在極其罕見的情形下，一個這樣的波動將大到足以將一個全新的時空泡泡爆裂成一個現實的「嬰兒」宇宙。這個「嬰兒」宇宙將能擴張成人類物理學家在一個可從內部加以檢視的泡泡中所看到的那一類宇宙。
「每一次波動常常會形成一小塊宇宙，它由使其越來越快地進行擴張的能量所控制，」卡洛兒解釋說，「這種能量在其變成普通物質和輻射前會徘徊一段時間，整個場景看起來就像我們的宇宙大爆炸。」
如此這般，這個存在於大爆炸前的高熵的虛空時空總是可以更多地增加其熵，系統（德西特空間「母親」加上「嬰兒」）的總熵將更高，從而維護熱力學第二定律。遠離其「母親」空間後，低熵的「嬰兒」宇宙將擴張，當「嬰兒」宇宙的熵增加時，熱力學第二定律就將驅動一個時間方向。最終，「嬰兒」宇宙的熵達到一個最大值，變成一個像德西特空間「母親」那樣的宇宙。之後，它也將可以生出自己的「嬰兒」宇宙。
「隨著時間的發展，宇宙爆裂成了現在的模樣，一個個「嬰兒」宇宙應運而生，它們擴張和冷卻，在此刻就有一個時間之箭，」卡洛爾說，「那一刻是幾萬億年。」
最妙的是，此種情形也可能發生在兩個時間方向上，因為德西特空間可生成許多時空泡泡。任何一個泡泡都擁有隻在一個方向上前進的時間之箭，但另一個泡泡的箭頭可能指向相反的方向。總體而言，時間對稱性將會得到維持。
任何特定泡泡的佔有者總是相信，創造了自身泡泡的大爆炸存在於它們的過去。從超脫一切的超級觀察者的眼光看，時間向兩個方向的移動，就像物理定律總是表明的那樣明白無誤。
「關鍵是，整個事情，整個多元宇宙，在整體上是關於時間對稱的。」卡洛爾說。
超越熱力學第二定律
卡洛爾提醒說，這種想法還只是個設想，有待於宇宙學家大幅提高其計算能力後進行嚴格驗證。它僅是將永恆的物理定律與時間的方向之箭協調一致的許多想法中的一種。麻省理工學院的物理學家洛倫索·麥科恩就指出，第二定律其實不容許兩個時間方向。但是發生在相反方向的任何事情將不會留下任何痕跡、記錄乃至記憶。如果你正在炒雞蛋，突然間時間扭轉了，這時不僅雞蛋將恢復原狀，你大腦中的神經細胞也會恢復到以前的狀態，消除了你原來正在炒雞蛋的信息。所以，就如麥科恩去年在《物理評論快報》上發表的論文中提出的那樣，如果時間真能倒流，也沒有人會以任何方式意識到這一點。
不過，麥克恩承認，即便是這種方法也還是不能解釋，為什麼科學家所預測的過去開始時的熵值要遠低於現今的熵值。
更為復雜的是，援引熱力學第二定律的時間奧秘解決方案還可能取決於第二定律本身的效力。利用第二定律幫助解釋時間時，如果這一定律本身就是錯誤的，那解釋的效力就大打了折扣。
對熱力學第二定律的懷疑者曾被認為是不可原諒的異教徒，這部分應歸功於英國天體物理學家亞瑟·愛丁頓爵士（他在偶然的機會創造了時間之箭這個詞語）關於第二定律絕無錯誤的一個著名論斷。然而，近年來，第二定律卻遭受了前所未有的強力挑戰。
數學家斯蒂芬·沃爾弗拉姆在其2002年出版的新書《新型科學》中，援引了計算機模擬結果，並聲稱該證據表明第二定律是完全錯誤的。其他科學家也在通過各種情景的審查以試圖尋找該定律的漏洞，特別是在量子效應發揮作用的地方。
義大利物理學家格爾曼諾·德·阿夫拉莫在最近一期《物理評論：A輯》上指出，在過去10年到15年間，對熱力學第二定律地位的挑戰達到了空前的規模。在此期間，期刊文獻中出現了50多篇這方面的論文。
且不論第二定律的最終命運如何，從表面看來，時間的導火索在一個方向上繼續燃燒，在解釋時間奧秘的道路上，科學家們依然需要繼續付出相當大的努力。考慮到至今的所有解決方案都不能徹底地解釋時間奧秘，關於時間方向的部分謎團仍然極有可能得不到破解。而這也並不令人震驚，因為物理學在試圖解釋一些重要奧秘上盡管已花了幾十年時間，但還不是都以失敗告終。
在20世紀，相對論和量子力學的偉大科學革命打開了了解自然界復雜的內部運作機制的巨大窗口。但是，許多最深奧的問題仍然沒有答案。宇宙主要是由什麼組成的？一種身份未明的物質加上一種同樣神秘的能量形式，以一種無法解釋的密度水平存在於所有空間。大尺度上適用的定律（以重力為基礎）最終是否會與微觀世界的量子定律相抵觸？沒有人願意相信這一點，但將重力和量子物理學結合在一起的努力從來就沒有很成功。
這些問題給一些科學家帶來的感觸是，21世紀必將產生另一場可與愛因斯坦媲美的革命，這只不過是一個時間問題。也有人認為，解決時間之箭的奧秘可能需要或啟動這樣一場革命。這些人中就有諾貝爾獎得主安東尼·萊格特，這位伊利諾伊大學的物理學家在美國科學促進會年會上發表講話指出，「我們是否以及什麼時候能進行一場真真正正的重大革命？相較於相對論或量子力學來說，在未來幾十年的某個時刻，物理學革命帶來的大量要素將徹底修正我們關於時間之箭的觀點」。
『貳』 有人說，時間是有方向的，為什麼這么說
地球上的人們感受到了從出生到長大的時間的流逝。我們總是感嘆時間過得不快，時間已經沒有了，如果能回到過去，那夢想是一件多麼美好的事情！於是，好萊塢的編劇們為了滿足大眾的需求，加入了龐大的穿越時空，讓主人公們可以乘時光機，隨心所欲地移動時間，回到過去改變歷史。但是，在現實世界裡，這樣的事情是不可能的。
「時間的箭頭」與理解時間的經過和宇宙的進化的熱力學第二法則相關聯，但這個理論的中心是「熵」的概念。要理解熵的概念，需要知道物體不是作為一個個體來看待的，而是由很多部分構成的。熵表示事物的無序和無規則性。熵越高越混亂熵越低越有秩序這個概念說明了隨著熵增加時間持續流逝的理由，宇宙的一切都從秩序變為無序。
宇宙中熵增大，自然界中萬物從秩序變成無序，是區分過去和未來的理由。過去的宇宙總是比未來的宇宙有秩序，再往上追溯的話，非常有秩序的出發點是宇宙大爆炸。現在的宇宙中存在著幾十億的銀河，如果能回到十分遙遠的過去，宇宙的所有東西都會被強加在那裡不存在的變化上。時間和空間都沒有任何「混亂」這里是低熵的來源大爆炸以後，所有的一切都會漸漸混亂，時間的流逝是有方向的。也就是說，大爆炸把時間的箭射出去了。
宇宙法則是，時間的箭頭一旦被釋放就絕對不會後退，我們只能從過去走向未來。隨著宇宙無限大膨脹的那一天的到來，熵接近無限大，宇宙變化的能力可能會下降。那個時候，如果熵不增大，時間就沒有意義了，或許，這就是時間的結束。
『叄』 宇宙微波背景輻射是如何成為轟動世界的發現的
一年一度的諾貝爾獎是科學界的盛會，每年都會頒發給為人類科學作出最傑出貢獻的人們。能獲得諾貝爾獎的科學家往往都是數十年如一日地埋頭苦幹，堅持奮戰在科技最前沿，不斷為人類社會發展作出卓越貢獻的行業翹楚。
毫無疑問，宇宙微波背景輻射的發現，對探究宇宙起源問題有重大意義。但是在這個東西被剛剛發現的時候，兩個年輕人卻並不知道他們發現所承載的東西。
彭齊亞斯和威爾遜因這個意外的發現獲得了諾貝爾獎，而作為宇宙微波背景輻射理論的提出者之一的加莫夫，卻與這一殊榮失之交臂。不得不說，科學上的事情有時候就是如此神奇。
『肆』 為什麼把宇宙比作大雞蛋
聰明的古代人，根據自己的想像和認識對宇宙的內部做了一些解釋：天地在未開辟以前，宇宙是處於一團模糊的狀態。
民間的流傳可以看出在萬物之初先有的是餛飩，然後才有了廣闊的宇宙大地。按照說個說法，萬物形成之前，宇宙最初的狀態就是一個混沌。混沌的宇宙中沒有任何東西，包括時間和空間，甚至可以說得上是「無」。
隨著時間的不斷流逝，混沌的宇宙逐漸吸收周圍的能量，讓它原本的「無」從內部漸漸發生了變化，在它的內部逐漸形成了混沌的物質，並且按照某種特定的規律在運行。
也正是由於這個，古代的人們想到了雞蛋，所以他們認為，宇宙就像是一個巨大的雞蛋。
眾所周知，它有著蛋清和蛋黃之分，由此我們可以得知，在古人的眼裡，宇宙的主要變化就是產生了「蛋黃」和「蛋清」，這就意味著生命的誕生，隨後便逐漸地孕育出了古代神話傳說中的盤古大神。
『伍』 為什麼時間無法回頭
時間，是永恆的話題。古往今來，人們從未停止對時間的探索。時間是什麼？時間究竟是真實存在的，還是我們的錯覺？時間的起點在哪裡，又將以怎樣的方式結束？…只有科學的發展才能告訴我們真正的答案。
人類探索時間的種種見上一期：http://..com/daily/view?id=7986&preview=1
那麼：為什麼時間一去不回頭？
和空間不一樣，時間只有一個方向——從過去流向未來，從不回頭。那麼，時間之箭的起點在哪裡？一條重要的線索來自大量粒子的復雜相互作用。對於任何宏觀的系統，例如一池水或者一塊冰晶，物理學家都可以用熵進行描述。熵反映出可以用多少種方式重組一個系統中的組成粒子，而不改變其整體外觀。一池水中的水分子可以有許許多多種排列方式，這使得它成為一個高熵系統。而冰晶必須以非常精確的方式排列，重組的方式較少，因此其熵較低。
單從統計學來看，由於有更多的方式來構成，高熵系統出現的可能性總是較低熵系統更高。由此催生出物理學的強有力支柱：熱力學第二定律。根據這一定律，宇宙的熵永遠不會下降。你可能會想，這其中蘊藏著時間之箭的關鍵——從低熵到高熵的持續變化，正是我們所感覺到的從過去到未來的流逝。不幸的是，熱力學第二定律並沒有真正解決時間之箭的問題。它只是說，高熵態比低熵態更可能出現，並沒有說5分鍾後世界的熵一定會比5分鍾前更高。
因此，解釋時間之箭的唯一途徑就是假設宇宙恰好始於一個極端小概率的低熵狀態。如果不是這樣，時間就會變被凍住，任何有意思的事情（例如我們）都不會發生。
事實上，觀測證明宇宙確實始於低熵狀態。宇宙大爆炸所遺留下的輻射為嬰兒期宇宙提供了一張快照。它顯示，在時間開始後不久，物質和輻射極其均勻地分布在整個宇宙中。乍一眼看去，這像是一個高熵系統，但是把引力納入其中，就能發現事實並非如此。引力總是使得物質聚集到一起，因此在一個由引力支配的系統中，黑洞是一個更可能出現的狀態，而且相對於均勻分布的狀態，高熵態更容易出現。
既然均勻的低熵態是極端不可能出現的，那麼我們是如何得到這份幸運的呢？宇宙學家這樣解釋：在時間開始之後的瞬間，宇宙經歷了一個短暫卻劇烈的膨脹期，這一被稱為「暴脹」的階段像拉扯橡皮膜一樣拉伸空間，抹平了任何的不均勻性。然而，問題又出現了。被稱為「暴脹場」的場驅動暴脹以正確的方式處理我們的宇宙，但它自己也是低熵的。這又如何解釋呢？
一種可能是暴脹不止發生了一次。例如，暴脹場開始自一個混沌的高熵態——這種情況的可能性很大——以至於它會隨著地點的不同而變化。產生我們均勻宇宙以及時間之箭的低熵暴脹，只不過是一個更大的高熵場觸發的隨機現象。這個場的一些部分具有誕生出類似我們的宇宙的合適條件，其他的則不適宜生命存在或者形成其他的宇宙。
事實上，對暴脹場的物理學研究證實，它會創生出更多的宇宙，並不可避免地導致無限的多重宇宙。至此，多股線索匯集到多重宇宙上，許多宇宙學家開始認真地對待這個想法。在多重宇宙中，一些宇宙具有時間之箭，而更多的則沒有。前者是唯一一類可以形成生命的宇宙，而我們就出現在這類宇宙中。
盡管多重宇宙能解釋時間之箭，許多謎題依然存在。例如，熱力學第二定律如何與宇宙的量子特性相容？為什麼人類的大腦只知曉過去而不是未來？將來，物理學家很有希望揭開這些關於時間的謎團——當然，前提是時間確實存在。
——科學畫報
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『陸』 一般情況下宇宙指我們所存在的一個時間連續系統包括其中所有的什麼什麼和事件
宇宙和時間有無關系？時間在未來是否會「結束」！
時間的奧秘並非自古就有的，而是隨著科學的進步而產生的。根據現代物理學(量子理論和相對論)，它們沒有方向，也就是說，沒有過去和未來的區別。
那麼，人的感知為什麼會跟時間或者物理定律不一致呢？已故科學家霍金將其歸因於三個原因，或者說三個時間方向：宇宙時間方向，熱力學時間方向和心理時間方向。
首先，宇宙是由大爆炸產生的，這導致了宇宙的膨脹。因此，宇宙學的時間方向與膨脹箭頭的方向是一致的。
其次，根據熱力學第二定律，熵(無序度)隨時間增加。例如，有一盒黑白珠子(高度有序)，你不停地搖動，晃動的時間越長，小球的排列就越混亂(無序)。因此，無序隨時間增加，即通過事物的過程，給出時間的方向，區分過去和未來。
第三，在人們的心理中，他們感知時間的流逝，所以在時間的方向上，他們可以記住過去，但只能猜測，不能記住未來。
時間的熱力學箭頭和心理學箭頭必須指向同一方向，這是智慧生命(人類)存在所必需的。人類消耗食物(能量的有序狀態)，然後將其轉化為熱量(能量的無序狀態)。老人的生命歷程決定了兩者之間時間箭頭的一致性。
那麼為什麼宇宙膨脹和熱力學的時間方向是一致的呢？根據已故科學家霍金的近似，宇宙以一種非常平坦而有序的狀態開始，正如我們現在所觀察到的，這種狀態顯示出清晰而一致的時間箭頭。如果宇宙一開始是團塊狀的，並且是完全無序的，那麼這種無序就不會隨著時間的推移而增加，所以就不會有清晰的概念。
熱力學時間箭頭；如果宇宙的無序度在減小，那麼熱力學和宇宙膨脹的時間箭頭應該是相反的。但後者與我們的觀察不一致。霍金認為三個時間方向的一致性是不可避免的。然而，霍金的理論仍然難以說服公眾。一般來說，他只會建立非凡的聯系。這個所謂的時間(方向)之謎一直困擾著物理學家和哲學家。最近，一些研究人員說，時間之謎涉及宇宙起源的情節，但大多數研究人員仍然同意它與熵的關系，即任何不受外界影響的系統，其無序程度隨時間的增加而增加。
不幸的是，僅僅根據熱力學第二定律來解釋時間之箭並不能解決這個謎團。事實上，熵的增加決定了時間的方向，直到一切都處於平衡狀態，也就是完全混沌狀態。宇宙的混沌狀態，就像我們實際觀察到的那樣，並沒有達到它可能達到的水平(混沌);換句話說，宇宙的熵曾經很低，它有很大的增加空間。但是在這里，人們不得不問為什麼過去的熵如此之低，特別是當大爆炸開啟宇宙時鍾的時候。
5年前，在聖地亞哥舉行的美國先進科學協會(Advanced Scientific American Association)年會上，理論物理學家卡羅爾(Carol)說，「讓我們回到大爆炸時代，把這個問題帶到可觀測宇宙的起點。」
大約137億年前，大爆炸瞬間發生，宇宙一直在膨脹。根據這種擴展來解釋時間在我們日常生活中的流動，這種方法開始於半個世紀前。當時，天文學家T. Goth是第一個將熱力學時間之箭與宇宙大爆炸定義的宇宙時間之箭聯系起來的人(引入了膨脹)。哥特認為膨脹空間增加了熵的方向，無論是開始時的低熵還是高熵。即使它在開始的時候是高的，膨脹會使它更高，所以宇宙時間正在前進(即將到來)。
卡羅爾說，這個解決方案只是承認時間方向的存在，而沒有解釋其原因。基本上，它把大爆炸定義為過去的一個點，時間從這個點流向一個方向。但是這種解釋使得在宇宙學方程中發現的兩個時間方向之間不可能保持等價，所以Carol建議要找到完美的答案，我們必須回到更早的時間，或許是在大爆炸之前！
卡羅爾在大會上說：「你總是聽到宇宙學家說大爆炸是時間和空間的開始，在大爆炸之前什麼都沒有。我們不知道大爆炸之前發生了什麼，但絕對有可能發生了什麼。
事實上，今天許多宇宙學家都在認真研究大爆炸之前可能發生的事情的可能性。而自然界創造的宇宙只是眾多時空特徵中的一個氣泡，卻包裹著永恆的外衣。這個復雜的多宇宙世界包含無數的單一宇宙，每個宇宙都誕生在自己的大爆炸中。嬰兒的「泡泡」與肚臍蟲洞緊密相連，導致了原始的空洞。
卡羅爾說，這個空洞可能是一個高熵區域。然而，虛無不能表達一個確切的描述。因為根據量子物理的不確定性原理，不允許有一個完全空的空間。能量的起伏是不可避免的。在極少數情況下，波動的能量大到足以打破一個完整的「氣泡」，進入嬰兒宇宙的存在。嬰兒宇宙可能會膨脹到那種狀態，讓人類物理學家「看到」人的內部，並檢查他們的內部。
卡羅爾說：「由於能量的作用，能量的起伏往往會導致宇宙中的一小滴物質膨脹。」能量在轉化為物質和輻射之前可能會存在一段時間，整個場景看起來就像我們的大爆炸。
這樣，大爆炸前存在的高熵虛無時空總能將其熵增加到更高的水平，直至宇宙誕生。雖然嬰兒宇宙可能是低熵的，但系統的總熵可能更高。離開母空間後，低熵嬰兒宇宙將會膨脹。當它膨脹時，熱力學第二定律使時間沿單一方向運行。最終，宇宙的熵將達到最大值。
最好的情況是出現兩個方向。因為空可以在空間和時間中產生大量的「泡泡」，所以每個泡泡都有一個單向的時間箭頭。這個「泡沫」是向前的，而另一個「泡沫」將會反轉，最終保持時間的對稱性。
任何「泡沫」的擁有者總是相信，過去的大爆炸創造了他們的泡沫。在一個無所不知的超級觀察者眼中，時間顯然是朝兩個方向運動的，就像物理學定律一直指出的那樣。
卡羅爾說：「關鍵是，整個宇宙，相對而言是完全對稱的。」他警告說，這種觀點是推測性的，在宇宙學家的計算中還沒有看到嚴格的證據。這只是眾多觀點之一，這些觀點調和了永恆的物理法則和時間的方向箭頭。麻省理工學院的物理學家l . McCohen指出熱力學第二定律實際上允許時間的雙向性，但任何發生在扭轉(時間)不會留下任何痕跡或記錄，甚至內存(如果你炒蛋，和時間向後運行，不僅將雞蛋炒之前，而且你的大腦的神經細胞將恢復到過去。狀態，清除你剛剛炒蛋的經驗。所以如果時間朝相反的方向流動，你根本感覺不到。
即使McCohen證實了這一觀點，它也無法解釋為什麼科學家們一開始就接受熵如此之低。
還有一個更復雜的問題：解決時間之謎涉及熱力學第二定律，因此必須考慮它的有效性和正確性。
近年來，越來越多的學者對熱力學第二定律的有效性提出了質疑。例如，S沃爾特斯在他的《新科學》一書中說，引用計算機模型可以證明熱力學第二定律是完全錯誤的；其他研究人員也通過檢驗不同的狀態，特別是量子效應起作用的狀態，發現熱力學第二定律中的一些漏洞。義大利物理學家G. Abraham最近指出，「熱力學第二定律在過去的15年中受到了前所未有的挑戰，相關文獻發表了50多篇論文」。
到目前為止還沒有令人信服的解釋來解釋時間(方向)之謎，這並不奇怪。經過幾十年的努力，物理學界試圖解釋幾個主要問題，但都失敗了。
現在，我們只知道構成宇宙的主要物質是物質，性質未知的暗物質，以及同樣神秘的暗能量。
我們還不明白的是，為什麼這三種物質的密度比是5:25:70，以及大尺度(主要是引力)的定律最終能否與微觀世界的量子定律相匹配。到目前為止，將引力與量子物理相結合的努力還沒有取得完全的成功。
這些問題正在平息下來。一些科學家認為，這意味著21世紀將發生另一場愛因斯坦式的革命，而且是關於時間的性質的革命。有些人認為，這樣的革命是必要的，以解決神秘的時間方向。其中包括諾貝爾物理學獎得主，伊利諾斯大學的物理學家安東尼·萊格特。「如果我們實現了一場真正的革命，可以與相對論或量子理論相媲美，它將從根本上改變我們對未來幾十年物理學時間方向的思考。
『柒』 沒有宇宙之前是什麼
沒有宇宙之前世界什麼也沒有。
正如我們所理解的，在宇宙開始膨脹之前，時間實際上是不存在的。相反，隨著宇宙變得越來越小，「時間之箭」無止境地收縮，永遠達不到一個清晰的起點。
根據霍金在節目中的解釋，在「大爆炸」之前，時間是彎曲的：「它總是接近於什麼，但沒有變成什麼。從本質上說，大爆炸從未產生什麼東西。」
霍金在關於無邊界理論中寫道：「大爆炸之前的事件根本沒有定義，因為我們無法衡量在大爆炸之前發生了什麼。由於大爆炸之前的事件沒有觀測結果，我們不妨把它們從理論中剔除，說時間始於大爆炸。」
宇宙正在變成另一種東西：
研究認為，大爆炸之前的宇宙也是存在的，這意味著，大爆炸發生後，宇宙是朝著另一種方向演化，這種方向可能是：它希望自己變成別的東西。
舉個例子：如果我們將宇宙大爆炸之前的世界，看作是一個發酵中的面團，那麼，大爆炸階段，就是這個面團發酵好後，被取出排氣階段，之後，這個面團經過處理，撒上一些果乾之類的，放到烤箱中它就會變成麵包。
也就是說，面團經過一番處理後，它改變了形態，變成了另一種東西，如果我們將這個過程看作是宇宙的演化，那麼，宇宙大爆炸的過程也是如此。
『捌』 時間之箭的內容介紹
Arrow of time 時間之箭，科學中最不可思議的事物之一就是區分過去和未來。在亞原子層次上，不論是經典力學的傳統思想抑或量子力學的現代思想，都不能區別過去和未來。在涉及亞原子粒子的典型相互作用中，兩個粒子可以會合到一起，並通過某種方式產生兩個不同的粒子，後者隨即又分開。物理學定律表明，幾乎每種這樣的相互作用都能同樣有效地反過來運行，即「最後的」的兩個粒子會合到一起並相互作用產生「最初的」兩個粒子。在這一層次上，僅僅著眼於每對粒子是無法將過去與未來分開的。
但是在人能感知的層次上，過去和未來的區別是顯而易見的。事物的變陳舊，人的變老。與粒子的相互作用相對應，我們可以想像一個在桌子邊緣的酒杯，它搖搖晃晃墜落地面摔碎了。即使在酒杯摔碎時，酒杯內部原子之間每種相互作用按照已知物理定律是可以反轉的，我們也永遠看不到摔碎的杯子自己重新組裝起來。如果讓我們看兩張靜止照片，一張是桌子上的酒杯，另一張是地板上的玻璃碎塊，我們也能毫無困難地指出，在時間上哪一張照片先拍，哪一張後拍。在我們考慮很多粒子的復雜關系時，存在著一個從過去指向未來的固有的時間之箭。
但是，區分指向未來的箭和向未來運動的箭是很重要的。這很像羅盤的指針，它指向北方，但根本不必向北方（或其他任何方向）運動。如果拍一部酒杯從桌子上墜落地面的電影，而不僅僅是在此「之前和之後」的兩張照片；如果電影的個別畫面割裂開來然後混在一起，我們也仍然能夠把它們按正確順序加以整理。不必真正放映電影，，也能清楚區分過去和未來。
有些科學家（和哲學家）認為，我們關於時間流逝的印象不過是一種幻覺，因為我們的頭腦審視我們親身經歷的事件，就像把電影放映在銀幕上。潛在的事實，不論過去的還是未來的，可能仍然在那裡，就像電影膠片的各個獨立畫面，即使我們的注意力不得不集中通過一個一個畫面追隨故事的連續。不管這是否真實（這是極具爭議的問題），仍然真實的一點是，過去和未來可以用一個從過去指向未來的箭加以區別。
這種區別可以用數學來表示，熱力學的基礎是對我們從過去「運動」到未來的過程中事物變化方式的分析。關鍵是洞察到宇宙中的復雜程度總是在增加——酒杯破碎了，卻不會自行聚合。物理學家用叫做熵的量來估量雜亂程度；物理學最基本的定律是，一個封閉系統的熵總是永遠增加的（熱力學第二定律）。
在一個有外部能量來源的開放系統中可以避開這條定律。第二定律似乎在地球上受到了破壞，因為生物在生長，人能夠把一堆磚變成一種秩序得多的結構，如房屋。但所有者一切都依賴於能量的輸入，去來源就是太陽。地球上的熵減少遠小於與太陽內部的核聚變反應和太陽向空間輻射熱量相聯系的熵增加。整個宇宙的熵隨時間的流逝而增加——也就是，同較低熵的宇宙狀態相比，擁有較高熵的狀態對應著未來方向。
同一個時間之箭以另一種方式表現在宇宙結構中。宇宙在膨脹（即紅移），所以星系彼此分開越來越遠。同星系靠得比較近的宇宙狀態相比，星系分開比較遠的狀態就處在未來的方向。首要的時間之箭系大爆炸本身所規定——不管你在宇宙的何時何地，大爆炸總是在時間的過去方向。不知什麼緣故，宇宙從大爆炸中浮現時，她的熵足夠低，使得恆星、行星和人類得以形成；從那以後它就逐漸衰竭。熱量不能從較冷的物體流向較熱的物體（第二定律的另一種表述），所以明亮恆星的能量是單向流進冷的宇宙。當宇宙中所有恆星及其他能量來源停止提供熱量，這個宇宙就將進入任何東西都不變化的溫度均勻狀態。宇宙將遭受「熱寂」。
這突出了另一個考察時間之箭和熵概念的方法。一個封閉系統（或這個宇宙）中的能量是不會改變的——這是熱力學第一定律。即使質量按照愛因斯坦公式E=mc^2轉化為能量，但質量被認為是能量的一種儲存形式，所以並沒有創造「新」能量。於是，第二定律告訴我們的就是，封閉系統內的任一相互作用中的「有用」能量是減少的。
有用能量就是能夠做功的能量。例如，當酒杯從桌子上跌落時，原則上可以將它與一個能夠帶動發電機的皮帶輪系統連接，把下落酒杯的引力能轉化為電能。但是，當杯子是自由下落是，這一潛在的有用引力能就轉變為運動的能量（動能）。當杯子撞擊地面而破碎時，杯子和地面的原子和分子將被激發而更快的振動，於是這一動能轉化成熱而浪費掉。最後，這一熱能化為紅外輻射，在空間耗散，永遠不可能用來做有用的功。我們永遠看不到從太空來的輻射能夠使地面和杯子碎片的原子和分子恰如其分地擺動，把玻璃碎塊結合成酒杯，並讓它跳回到桌子上。就算我們能讓下落的杯子帶動發電機去做有用的功，一部分能量也將因摩擦生熱而損失掉。任何能量轉化過程都不是完全的，這就是為什麼我們永遠做不出永動機（比如用下落杯子發的電驅動一個馬達將杯子重新提升到桌面上）。
但是我們仍然面對一個難題，就是當杯子掉下摔碎時，涉及一對原子或分子的每種相互作用原則上都是可以反轉的。可實踐中為什麼從來不發生這樣的情形呢？一種可能是，過程並非絕對不可能「反演」，只是必然反演的可能性微乎其微罷了。
將下落的酒杯放在一邊，來考慮一個比較簡單的系統——用隔板分成兩半的箱子，隔板的一邊有氣體，另一邊是真空。如果把隔板拿走，氣體將擴散到充滿整個箱子（隨便說一下，氣體擴散時將稍稍變冷——這是冰箱的工作原理）。不管你坐下來觀察箱子多長時間，你永遠別想看到氣體的所有分子和原子返回到箱子的一半，而讓另一半空著。然而箱子中任意兩個粒子之間的每次碰撞原則上都是可以反轉的。如果我們能揮動魔術棒將每個粒子的運動反轉，氣體就必定返回到它原來的地方。
19世紀時，法國物理學家亨利·潘加勒（Henri Poincare,1854-1912）證明，關閉在箱子中的這樣一種「理想」氣體最終必然通過熱力學定律允許的所有可能的粒子排列。只要原子和分子來回蹦跳，它們遲早會採取任何允許的排列，包括全部氣體僅僅占據一半箱子的排列。如果我們等待足夠久，系統就將回到它的起始點，時間也就好像是反向流動了。
這里的關鍵是「足夠久」，所有來自通過所有可能排列需要的時間叫做潘加勒周期，它與箱子中的粒子數量有關。即使小小一箱子氣體也可能有1*10的二十二次方個個原子。如此多的原子要通過所有可能的排列，需要的時間將比宇宙年齡長得多。表示潘加勒周期典型值得數含有的零比全部已知星系的恆星加起來還要多，這就說明，你看到箱子中的氣體按照某個特定方式排列或等到杯子跳回到桌面上的機會是多麼的小。
所以，對世界為什麼在微觀尺度上可以反轉而宏觀上不能反轉（為什麼時間之箭只指著一個方向）這個難題的標准「答案」是，熵增加定律是一個統計定律；熵的減少並非完全被禁止，而是可能性極低。
這導致奧地利物理學家路德維格·波耳茲曼（Ludwig Boltzmann,1844-1906）——也是在19世紀——認為宇宙可能是一個巨大的統計怪物。設想一種熱寂已經發生、一切事物都是均勻的場景，那麼根據波耳茲曼對潘加勒工作的解釋，宇宙一個部分中的所有粒子有時會偶然地正好走上能夠產生恆星或大爆炸的正確道路。總之，在宇宙的這樣一個區域中，時間暫時反向流動，從混亂中創造秩序。然後，這個低熵泡將在返回更可能的狀態時「放鬆」。
這個思想沒有得到當今宇宙學家的認真對待。雖然它與恆穩態假說中各種形式的模型有相似之處，卻被大爆炸模型取代了；阿得雷德大學的保羅·戴維斯（Paul Davies）指出的，它仍然包含了洞察時間本質的極富魅力的見解。
如果時間之箭永遠指向熵增加方向，在波耳茲曼泡增長時說時間「倒流」就沒有意義。在令人感興趣的宇宙區域中，一位智能觀察者仍然能感受到指向高熵熱寂狀態的時間之箭。換言之，即使宇宙過去「真正」是坍縮而不是膨脹，是向奇點運動而不是離開它，像我們這樣的智能觀察者仍然能夠領悟，「未來」是星系分開更遠時的時間。
這並非單純哲學上的吹毛求疵，因為大爆炸模型的若干變種認為，我們宇宙的膨脹將在某天停止，然後轉為收縮。如果發生這種情況，時間本身會倒流嗎？如果時間倒流，智能觀察者能注意到嗎？或者，在宇宙收縮時，他們仍將覺得是居住在膨脹宇宙中嗎？也許，我們真是居住在一個收縮的宇宙中而一直沒有察覺！
『玖』 急！！！！！！！！！！！！！
沒有所謂的"不守恆定律" 樓主要說的應該是宇稱不守恆定律
概述
宇稱不守恆定律是指在弱相互作用中,互為鏡像的物質的運動不對稱.由吳健雄用鈷60驗證。
科學界在1956年前一直認為宇稱守恆,也就是說一個粒子的鏡像與其本身性質完全相同.1956年,科學家發現θ和γ兩種介子的自旋,質量,壽命,電荷等完全相同,多數人認為它們是同一種粒子,但θ衰變時產生兩個π介子,γ衰變時產生3個,這又說明它們是不同種粒子.
1956年，李政道和楊振寧在深入細致地研究了各種因素之後，大膽地斷言：τ和θ是完全相同的同一種粒子(後來被稱為K介子)，但在弱相互作用的環境中，它們的運動規律卻不一定完全相同，通俗地說，這兩個相同的粒子如果互相照鏡子的話，它們的衰變方式在鏡子里和鏡子外居然不一樣！用科學語言來說，「θ-τ」粒子在弱相互作用下是宇稱不守恆的.
在最初，「θ-τ」粒子只是被作為一個特殊例外，人們還是不願意放棄整體微觀粒子世界的宇稱守恆。此後不久，同為華裔的實驗物理學家吳健雄用一個巧妙的實驗驗證了「宇稱不守恆」，從此，「宇稱不守恆」才真正被承認為一條具有普遍意義的基礎科學原理。
吳健雄用兩套實驗裝置觀測鈷60的衰變，她在極低溫(0.01K)下用強磁場把一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉向左旋，把另一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉向右旋，這兩套裝置中的鈷60互為鏡像。實驗結果表明，這兩套裝置中的鈷60放射出來的電子數有很大差異，而且電子放射的方向也不能互相對稱。實驗結果證實了弱相互作用中的宇稱不守恆。
我們可以用一個類似的例子來說明問題。假設有兩輛互為鏡像的汽車，汽車A的司機坐在左前方座位上，油門踏板在他的右腳附近；而汽車B的司機則坐在右前方座位上，油門踏板在他的左腳附近。現在，汽車A的司機順時針方向開動點火鑰匙，把汽車發動起來，並用右腳踩油門踏板，使得汽車以一定的速度向前駛去；汽車B的司機也做完全一樣的動作，只是左右交換一下——他反時針方向開動點火鑰匙，用左腳踩油門踏板，並且使踏板的傾斜程度與A保持一致。現在，汽車B將會如何運動呢？
也許大多數人會認為，兩輛汽車應該以完全一樣的速度向前行駛。遺憾的是，他們犯了想當然的毛病。吳健雄的實驗證明了，在粒子世界裡，汽車B將以完全不同的速度行駛，方向也未必一致！——粒子世界就是這樣不可思議地展現了宇稱不守恆。
宇宙源於不守恆
宇稱不守恆的發現並不是孤立的。
在微觀世界裡，基本粒子有三個基本的對稱方式：一個是粒子和反粒子互相對稱，即對於粒子和反粒子，定律是相同的，這被稱為電荷(C)對稱；一個是空間反射對稱，即同一種粒子之間互為鏡像，它們的運動規律是相同的，這叫宇稱(P)；一個是時間反演對稱，即如果我們顛倒粒子的運動方向，粒子的運動是相同的，這被稱為時間(T)對稱。
這就是說，如果用反粒子代替粒子、把左換成右，以及顛倒時間的流向，那麼變換後的物理過程仍遵循同樣的物理定律。
但是，自從宇稱守恆定律被李政道和楊振寧打破後，科學家很快又發現，粒子和反粒子的行為並不是完全一樣的！一些科學家進而提出，可能正是由於物理定律存在輕微的不對稱，使粒子的電荷(C)不對稱，導致宇宙大爆炸之初生成的物質比反物質略多了一點點，大部分物質與反物質湮滅了，剩餘的物質才形成了我們今天所認識的世界。如果物理定律嚴格對稱，宇宙連同我們自身就都不會存在了——宇宙大爆炸之後應當誕生了數量相同的物質和反物質，但正反物質相遇後就會立即湮滅，那麼，星系、地球乃至人類就都沒有機會形成了。
接下來，科學家發現連時間本身也不再具有對稱性了！
可能大多數人原本就認為時光是不可倒流的。日常生活中，時間之箭永遠只有一個朝向，「逝者如斯」，老人不能變年輕，打碎的花瓶無法復原，過去與未來的界限涇渭分明。不過，在物理學家眼中，時間卻一直被視為是可逆轉的。比如說一對光子碰撞產生一個電子和一個正電子，而正負電子相遇則同樣產生一對光子，這兩個過程都符合基本物理學定律，在時間上是對稱的。如果用攝像機拍下其中一個過程然後播放，觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放——從這個意義上說，時間沒有了方向。
然而，1998年年末，物理學家們卻首次在微觀世界中發現了違背時間對稱性的事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發現，正負K介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性：反K介子轉換為K介子的速率要比其逆轉過程——即K介子轉變為反K介子來得要快。
至此，粒子世界的物理規律的對稱性全部破碎了，世界從本質上被證明了是不完美的、有缺陷的。
發現過程
楊振寧、李政道和吳健雄是中國老百姓耳熟能詳的名字，他們的事業巔峰和「宇稱」緊緊聯系在一起。
用科學家的話說，宇稱是內稟宇稱的簡稱。它是表徵粒子或粒子組成的系統在空間反射下變換性質的物理量。在空間反射變換下，粒子的場量只改變一個相因子，這相因子就稱為該粒子的宇稱。我們也可以簡單地理解為，宇稱就是粒子照鏡子時，鏡子里的影像。以前人們根據物理界公認的對稱性認為，宇稱一定是守恆的。這就像有正電子，就一定有負電子一樣。楊振寧教授1951年與李政道教授合作，並於1956年共同提出「弱相互作用中宇稱不守恆」定律。
這個道理其實很簡單。對稱性反映不同物質形態在運動中的共性，而對稱性的破壞才使得它們顯示出各自的特性。如同建築和圖案一樣，只有對稱而沒有它的破壞，看上去雖然很規則，但同時顯得單調和呆板。只有基本上對稱而又不完全對稱才構成美的建築和圖案。大自然正是這樣的建築師。當大自然構造像DNA這樣的大分子時，總是遵循復制的原則，將分子按照對稱的螺旋結構聯接在一起，而構成螺旋形結構的空間排列是全同的。但是在復制過程中，對精確對稱性的細微的偏離就會在大分子單位的排列次序上產生新的可能性，從而使得那些更便於復制的樣式更快地發展，形成了發育的過程。因此，對稱性的破壞是事物不斷發展進化，變得豐富多彩的原因。
楊振寧和李政道的親密合作是他們取得巨大成就的基礎。楊振寧對此回憶說：我1948年6月獲得芝加哥大學哲學博士學位後，在密執安大學度過了那一年的夏天。秋後，我返回芝加哥大學，被聘為物理系的講師。我一邊教課，一邊繼續做核物理和場論方面的研究。1948年尾，李政道和我合作研究衰變及俘獲，發現這些相互作用與衰變具有非常相似的強度。
李政道1946年秋到芝加哥大學當研究生。我倆早些時候在中國或許見過面，然而，只是到了芝加哥才真正彼此相識。我發現他才華出眾，刻苦用功。我們相處得頗投機，很快就成了好朋友。我長他幾歲，又先他幾年當研究生，便盡力幫助他。後來，費米做了他的學位論文導師，但他總是轉而向我尋求指導。因此，在芝加哥的歲月里，事實上我倒成了他的物理老師。
1953年，李政道到了哥倫比亞大學。為了繼續合作，我們訂立了相互訪問的制度。我每周抽一天時間去哥倫比亞，他則每周抽一天到普林斯頓或布魯克海文來。這種例行互訪保持了6年。而這段時間我們的興趣有時在基本粒子理論方面，有時則在統計力學方面。這是一種非常富有成果的合作，比我同其他人的合作更深入廣泛。這些年裡，我們彼此相互了解得如此之深，以致看來甚至能知道對方在想些什麼。但是在氣質、感受和趣味等諸方面，我們又很不相同，這些差異對我們的合作有所裨益。我們的交往始於1946年，這種交往是親密的，它基於相互尊重、相互信任和相互關心。接著，迎來了1957年，以及我們的成功（雙雙獲得諾貝爾獎）。在我同李政道做朋友的16年間，我對他就像一位兄長。這種合作對物理學的貢獻良多，人們對此感到艷羨。李政道自己也斷言，這種合作對他的事業和成長具有決定性的影響。
談到楊振寧、李政道和宇稱不守恆時，有一位傑出的中國女性是絕對不能忘記的，她就是吳健雄。吳健雄博士在這場美國發生的、被物理學界稱之為「『宇稱不守恆'的革命」中，有著重大貢獻。
楊振寧和李政道從理論上懷疑宇稱律作用於基本粒子弱相互作的正確性後提出，如果在弱交換作用下，奇偶性不守恆，那麼一群有向原子核的貝塔射線應呈軸向的不對稱分布。兩位科學家為了證明他們預言的正確性，找到了吳健雄博士。吳健雄有許多新巧的物理實驗技術廣泛為其他物理學家所採用，許多物理學家在實驗上遭遇到困難，也會尋求她的協助。在楊李提出請求後不久，吳健雄博士就與華盛頓的美國國家標准局的阿貝爾博士商討合作這一實驗的可能性，實際工作在3個月後開始。她在極低溫度（絕對零度以上0.01攝氏度）的磁場中，觀測鈷60衰變為鎳60，及電子和反微子的弱交換作用，果然電子及反微子均不遵守宇稱守恆原理。
實驗成功了，吳博士證明了楊振寧和李政道的理論，推翻了物理學上屹立不移三十年之久的宇稱守恆定律。這一發現，使瑞典皇家科學院立即將1957年的諾貝爾物理獎，頒發給楊振寧和李政道兩位博士，因為他們指正了過去科學家所犯的嚴重錯誤，更開啟基本粒子「弱交換作用」一些規則的研究，使人類對物質結構內層的認識邁進了一大步。美國作家李·伊得遜說：吳健雄博士經過了不知多少次艱辛而復雜的實驗，方使楊、李二位在理論上的突破，獲得了實驗上的證明。吳健雄在實驗中發現了電子傾向於左手旋的現象，不僅改變了物理科學中「宇稱守恆」的基本信念，同時也影響到化學、生物、天文和心理學的發展。雖然吳健雄博士沒有得到諾貝爾獎，但她所從事工作的重要性並不因此而降低，反而因其他榮推崇和榮譽和紛至沓來，而更顯得成就輝煌。普林斯頓大學授予她榮譽哲學博士學學位時，校長鄭重地宣布：吳健雄博士已充分獲得被稱譽為世界上最偉大物理實驗學家的權利。宇稱不守恆原理徹底改變了人類對對稱性的認識，促成了此後幾十年物理學界對對稱性的關注。
發現人物
三名科學家獲得如此大的成績，有一個共同點，就是熱愛自己的祖國，努力從中國的文化精髓中吸取營養。
中國科學院院長、物理學家周光召教授用「使中華民族感到驕傲和自豪的偉大科學家」來概括楊振寧教授業已取得的學術成就。他說，楊振寧教授身上有著非常深厚的中國文化傳統，同時他又兼融了西方文化傳統中的優秀部分，將二者融會貫通，從而形成了他治學嚴謹、為人朴實的獨特風格，令人欽佩、堪稱楷模。
1996年6月，楊振寧在接受記者采訪時被問道：「您是一位享譽世界的科學家，現在又榮任中國科學院外籍院士，您怎樣看待這個榮譽？」楊振寧先生沉吟片刻，動情地說：「我還是一個中國人，我非常珍視中國科學院外籍院士這個榮譽，我為此而驕傲。」一番肺腑之言，道出了這位飲譽海內外的美籍華裔物理學家深厚的中國情結――楊振寧1922年出生在安徽合肥，家學淵源，使他從小就受到很好的教育。抗戰時期，他在昆明的西南聯大獲得理科學士學位，1944年在清華大學獲得科學碩士學位。1945年冬赴美留學，1948年，獲芝加哥大學物理學博士學位，後長期在美國普林斯頓高級學術研究所工作，此後又在紐約州立大學石溪分校主持理論物理研究所的工作。
近代理論物理學許多領域的發展，都與楊振寧的名字分不開。1949年，楊振寧與世界著名的物理學家費米一起，提出了基本粒子的結構模式，即費米－楊模型；與米爾斯合作，提出的規范場理論，確立了楊振寧20世紀後半葉物理學奠基人的地位；1956年，楊振寧與李政道合作，提出了弱相互作用中宇稱不守恆的理論，這一重大成果沖破了當時物理學界的傳統觀念，促進了基本粒子理論的發展，被科學家們稱之為「科學史上的轉折點」，從而與李政道於1957年一同獲得諾貝爾物理獎。楊振寧自始至終認為，青少年時期在國內受到中國傳統文化教育的影響，對自己事業取得成就至關重要。因此，在獲得諾貝爾物理獎頒獎典禮上，楊振寧講到：「我雖然獻身於現代科學，我對於我所承受的中國傳統和背景引以為自豪。」
作為一個炎黃後裔，楊振寧身居美國，卻情系故國。他一生追求科學真理，對科學的濃厚興趣和飽滿的熱情，與他對中國的科學技術發展所傾注的關切之情是分不開的。從1971年的首次回國，到改革開放的今天，他深感祖國的日新月異的變化。如今他每年都回國講學、訪問，為加強中國與世界的科技交流、促進中國的科技發展不遺餘力。對此，他說「因為同時紮根於中美兩大民族的文化，因此，對增進兩國間的友好和了解肩負著特別的責任」。
1994年楊振寧回國時在中國科技大學為幾千名學子講述「中國科技500年發展史」，曾感染和鼓舞了無數的學子。當記者此刻和楊振寧談起他的一篇非常有影響力的演講報告《現代科學進入中國的歷史回顧及其前瞻》，並請他就中國的科技發展如何面對激烈的競爭、迎接21世紀的挑戰這一問題談談看法時，楊振寧感慨而自信地說：「中國過去故步自封，落後於西方，現在卻發展得很快。只有依靠科學教育，才能振興中華。中國有數不清的優秀人才，有幾千年優秀的傳統，加上現在的改革開放和經濟的發展，中國一定會迎頭趕上。」
12年前，楊振寧訪問中國時欣然寫下的詩中有「塵寰動盪二百代，雲水風雷變幻急；若問那山未來事，物競天存爭朝夕」。出自這位物理學家口中的詩句，分明也是他對中國騰飛之日的殷殷期待。楊振寧堅信在當今的世紀之交，伴隨著中國「科教興國」戰略的實施，中國一定會迎頭趕上；隨著中華民族的騰飛，中國很快也會驕傲地屹立於世界科技強國之林，成為東方科學的巨子。
1997年5月25日，中國科學院和江蘇省人民政府在南京舉辦「楊振寧星」命名大會。「楊振寧星」為國際編號3421號小行星。它是中科院紫金山天文台1975年11月26日發現的。
已經七十多歲的李政道從事物理科學研究已經五十年了，在半個世紀的科學生涯中，他以天才和勤奮在高能物理、天體物理、流體力學、統計物理，凝聚態物理和廣義相對論等領域都卓有建樹。從1972年起，他又以深厚的愛國情懷致力於支持祖國科學教育事業發展，積極推進中外科學交流合作，建議設立博士後制度，幫助建立完善自然科學基金制度。他傾注大量心血促成了北京正負電子對撞機的建成和運行。十年前，他倡議我國建立中國高等科學技術中心和北京現代物理研究中心。十年來，這兩個中心在李政道教授的主持下，開展了大量中外學術研究交流，取得了許多重要研究成果，不斷培養著高級科技人才。李政道教授這五十年，是他用自己聰明才智探求科學奧秘、為祖國和人類科學發展勤奮奉獻的五十年。但是，這位功成名就年逾古稀的傑出學者始終不滿足，他仍以蓬勃朝氣矚目未來，希望在即將到來的21世紀再作新的貢獻。中國科學院紫金山天文台發現的、國際編號為3443號小行星已榮獲國際有關機構批准，正式命名為「李政道星」。中國科學院1997年5月30日在北京隆重舉行了「李政道星」命名典禮。從此，李政道的名字鑲上了太空星辰，伴隨著3443號小行星遨遊並閃耀在宇宙星河。「李政道星」（國際編號為3443號小行星）是中國科學院紫金山天文台1979年9月26日發現的。「李政道星」沿著一個偏心率為0.3的橢圓軌道繞日運行，到太陽的平均距離為3億5千9百萬公里，繞太陽一周需3.70年。
吳健雄1934年畢業於中央大學物理系，後赴美國留學，先後獲得加利福尼亞大學、普林斯頓大學、耶魯大學、哈佛大學等院校的理學博士學位。1954年加入美國籍。1973年，她當選為美國物理學會會長，並為英國愛丁堡皇家學會榮譽會員，美國國家科學院院士、美國藝術與科學院院士。1994年，她獲得全美華人傑出成就獎。
吳健雄教授一直關心中國科技事業的發展，從1973年起多次到中國探親、訪問講學。她是北京大學、南京大學名譽教授，並在東南大學建有吳健雄實驗室。1990年，南京紫金山天文台將其發現的一顆小行星命名為「吳健雄星」。1994年6月，她當選為中國科學院首批外籍院士。1997年2月16日，吳健雄教授因再次中風逝世，享年85歲。在她的丈夫、物理學家袁家騮教授等親屬的護送下，她的骨灰被安葬在她接受啟蒙教育的母校——江蘇蘇州太倉市瀏河鎮明德學校新落成的「吳健雄墓園」內，實現了她魂歸故里的夙願。
在吳教授80壽誕時，袁家騮在祝壽儀式上簡要介紹了吳健雄博士的簡歷後說，求學時期的吳健雄，對史地深感興趣，文學造詣也不凡，其後她在物理學上有所成就，使一般人反而忽略了她在文學上的才幹。當時已經退休的吳健雄博士在祝壽儀式上致詞說，從事科學研究沒有捷徑，「基本修養就是由興趣、觀察、實驗、毅力等辛苦做起」。
西方科學家稱吳博士是中國的居里夫人，也曾是諾貝爾獎得主的艾米里·肖格萊博士譽她為「垂簾聽政的核子物理學女王」。
影響
「宇稱不守恆原理」的影響是深遠的。許多人說：「很難想像，假若沒有楊和李等的工作，今天的理論物理會是什麼樣子？！」1998年年末，物理學家發現首例違背時間對稱性事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發現，正負K介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性。這一發現雖然有助於完善宇宙大爆炸理論，但卻動搖了「基本物理定律應在時間上對稱」的觀點。
正如人們經常感嘆那樣，時光不可倒流。日常生活中，時間之箭永遠只有一個朝向。老人不能變年輕，打碎的花瓶無法復原，過去與未來的界限涇渭分明。但在物理學家眼中，時間卻一直被視為是可逆轉的。比如說一對光子碰撞產生一個電子和一個正電子，而正負電子相遇則同樣產生一對光子，這個過程都符合基本物理學定律，在時間上是對稱的。如果用攝像機拍下兩個過程之一然後播放，觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放。從這個意義上說，時間沒有了方向。
物理學上這種不辨過去與未來的特性被稱為時間對稱性。經典物理學定律都假定時間無方向，而且也確實在宏觀世界中通過了檢驗。但近幾十年來，物理學家一直在研究時間對稱性在微觀世界中是否同樣適用。歐洲原子能研究中心的一個小組經過長達三年的研究最近終於獲得了突破。他們的實驗觀測首次證明，至少在中性K介子衰變過程中，時間違背了對稱性。
由來自九個國家近百名研究人員組成的這一小組在實驗中研究了K介子反K介子相互轉換的過程。介子是一種質量比電子大，但比質子與中子小，自旋為整數，參與強相互作用的粒子，按內部量子數可分為π介子、ρ介子和K介子等。研究人員在實驗中發現，反K介子轉換為K介子的速率要比其時間逆轉過程、即K介子轉變為反K介子來得要快。這是物理學史上首次直接觀測到時間不對稱現象。
現代宇宙理論曾認為，宇宙大爆炸之初應該產生等量物質和反物質，但當今的宇宙卻主要為物質世界所主宰，這一現象一直讓人困惑。歐洲核子中心新實驗證明，反物質轉化為物質的速度要快於其相反過程，因此它為宇宙中物質量為何遠遠超過反物質量提供了部分答案。另外，新成果對物理學基本對稱定律研究也有重要意義。物理學家們一直認為，除了基本物理定律不受時間方向性影響外，物體在空間物理反射的過程以及粒子與反粒子的變換過程也應遵循對稱性。時間、宇稱和電荷守恆定律被認為是支撐現代物理學的基礎之一。
本世紀50年代來，物理學家先後發現一些守恆定律有時並不完全滿足對稱性。美籍華人物理學家楊振寧和李政道曾提出弱相互作用中宇稱不守恆理論並經實驗證實，之後美國人詹姆斯·克羅寧和瓦爾·菲奇又發現K介子衰變過程違背宇稱和電荷聯合對稱法則，他們都因此而獲諾貝爾物理學獎。由於時間、宇稱和電荷作為一個整體被認為應該守恆，物理學家們曾猜想說，時間在特定情況下會違背對稱性。歐洲核子中心的成果首次證實了這一猜想。
1999年3月，科學家稱直接觀測證明電荷宇稱定律有誤。美國費米實驗室宣布說，該實驗室以前所未有的精度，基本「確切無疑」地證明中性K介子在衰變過程中直接違背了電荷宇稱聯合對稱法則。這一結果被認為是物質和反物質研究領域的一項重要進展。
目前普遍接受的物理學理論認為，每一種基本粒子都有其對應的反粒子。譬如說與帶負電的電子相對應，就存在質量相同、攜帶電荷正好相反的正電子。在反物質理論提出後，科學家們一直認為，粒子和反粒子之間在特性上存在對稱，就象人們通過鏡子看自己一樣。這些對稱特性主要包括基本物理定律不受時間方向性影響，以及空間反射下的物理過程以及粒子與反粒子的變換過程遵循對稱，它們分別被稱為時間、宇稱和電荷守恆定律。
1964年，美國物理學家克洛寧和菲奇發現，K介子與其反物質反K介子之間違背宇稱和電荷聯合守恆定律。但兩位物理學家主要通過K介子與反K介子的量子力學波動效應而觀測到其違背電荷宇稱守恆現象，因此被認為是一種間接觀測。自60年代以來，世界各國物理學家也先後得出一些類似結果，但基本也都屬於間接觀測范疇。而要想直接證明K介子違背宇稱和電荷聯合守恆定律，其主要途徑是研究K介子衰變為其它粒子的過程。K介子可衰變為兩個介子。物理學家們曾從理論上指出，通過實驗測量出一定數量K介子中有多少衰變為介子，這一比值如果不接近零，那麼即可被視為直接證明了宇稱和電荷聯合定律不守恆。
據報道，各國科學家們近年來一直在從事K介子衰變為介子比值的測算，但所獲得結果都無法被認為是確切的證明。而費米實驗室所獲得的最新數值結果（0.00280誤差0.00041），由於其精確度比此前實驗都有所提高，從而直接證明了宇稱和電荷守恆定律確實有局限性。
宇稱和電荷聯合定律不守恆最早發現者之一、曾獲1980年諾貝爾物理獎的克洛寧教授在評價費米實驗室新成果時稱，這是自發現違背宇稱和電荷守恆定律的現象35年來，人們首次獲得的有關該問題真正新的認識。普林斯頓大學教授瓦爾·菲奇說：「這個結果讓人極其詫異，這是完全沒有預料到的，它非常、非常有意思。」
科學家計劃繼續在費米實驗室進行實驗和計算，以驗證這些最新觀察結果是否確實。與此同時，如果你想知道世界為什麼會是現在這個樣子，答案完全就在於左右之間的差異―――你只要看看鏡子就行了。
參考資料：http://ke..com/view/265713.html
『拾』 宇宙中存在20萬億億顆恆星，為什麼夜空還是黑的
你有沒有想過為何夜空是黑色的？因為我們都知道，即使是很小的一片星空，裡面也包含了成百上千顆恆星，它們發出的光聚集起來，應該會和太陽一樣明亮。然而事實顯然不是這樣，我們知道恆星的數量是有限的。也就是說宇宙的大小和年齡也是有限的，其實這就是奧伯斯佯謬的內容，它最先指出宇宙是有限的，為現代宇宙學的大爆炸模型鋪平了道路。因為如果宇宙是無限大的，在各個方向上都無限延伸，那麼在所有可能的觀察方向上，我們都可以觀察到一顆恆星，而且在離地球越遠的空間里，恆星的數量就會變得越多。
不過有的科學家認為遠處恆星的光可能在傳遞的過程中被遮擋了，比如一些不發光的天體或者星雲都會吸收光線。但是被吸收的光還是會以熱的形式釋放出來，之後表現在光譜上其它的位置。現在的天文學家已經檢查了星光的所有波長范圍，並沒有發現星光被遮擋的證據，所以我們看見的是沒有遮擋的星空，是宇宙的全部歷史。在了解到宇宙存在邊界之後，現代宇宙學開始興起。宇宙大爆炸模型也自然而然地被提了出來，這一切都來自於一個我們司空見慣的現象。為什麼晚上的天空是黑的，因為你看見的是宇宙的歷史，所以不要認為了解宇宙是一件難事。其實它早就把答案擺在了我們眼前，只要我們對星空還抱有好奇心，宇宙就不會讓我們失望。