前言
“加速膨脹的宇宙” 是現今最熱門的科學議題。了解什麼是 “暗物質” 與 “暗能量” 是當今十大科學謎題的前兩名。如果你能以理論或實驗証明它們的存在，保證你可拿諾貝爾獎。此文的主旨，在於 拋磚引玉，集思廣益，徵求讀者，提供任何猜想或建議，三個臭皮匠，勝過諸葛亮。

一、大爆炸理論 Big Bang Theory
大爆炸又稱大霹靂（Big Bang），是描述宇宙誕生初始條件及其後續演化的宇宙學模型。大爆炸觀點是：宇宙是在過去有限的時間之前，由一個密度極大且溫度極高的太初狀態演變而來的（宇宙大爆炸距今約137億年），並經過不斷的膨脹到達今天的狀態。
 
1929年，哈勃通過天文台望遠鏡對遙遠星系和類星體的觀測，發現這些天體存在紅移——即從這些天體發出的電磁波都向波長更長的一端移動。如果將這种红移解釋為一種多普勒頻移，則可進而推知天體的退行速度。因此導出了哈勃定律： v = H₀D
其中，v 是星系或其他遙遠天體的退行速度, D 是距天體的共動固有距離, H₀ 是哈勃常數，根據WMAP最近的測量結果為70.1 ± 1.3千米/秒/秒差距。

哈勃的觀測表明，所有遙遠的星系和星團在視線速度上都在遠離我們這一觀察點，並且距離越遠退行視速度越大。如果當前星系和星團間彼此的距離在不斷增大，則說明它們在過去曾經距離很近。從這一觀點物理學家進一步推測：在過去宇宙曾經處於一個密度極高且溫度極高的狀態。大爆炸理論還無法對宇宙的初始狀態作出任何描述和解釋，它所能描述並解釋的是宇宙在初始狀態之後的演化圖景。

通過廣義相對論將宇宙的膨脹進行時間反演，則可得出宇宙在過去有限的時間之前曾經處於一個密度和溫度都無限高的狀態，這一狀態被稱為奇點。宇宙極早期這一高溫高密的相態被稱作“大爆炸”，是我們宇宙的誕生時期。所有在暴脹時期之後的宇宙演化，都可以用宇宙學中的ΛCDM模型來非常精確地描述，這宇宙學標準模型來自於廣義相對論和量子力學各自獨立的框架。 Continue reading →

從不變的過去到真實的現在乃至不確定的未來，時間好似無情地，一直如江水的流動，奔流到海不復回。但在物理的定律裡，時間卻如一幅盡收眼底的風景畫。沒有任何東西消逝成為過去，也沒有任何東西從未來向你逼近；川流不息的時間流，其實，只是幻象。

一、時間的本質: 時間反轉的對稱性 (time reversal symmetry)
上文提及，時間是一個測量事物變化的人為概念。它本身只是個數量。一切其他體驗，如時間的流逝，時間之箭，都是心意識的加工產品。(佛經稱 “時空” 為 “心不相應行法”。)

如果我們認真審視一下物理定律—從牛頓到愛因斯坦，從麥克斯韋到玻爾，從狄拉克到費恩曼—所有物理定律都是時間對稱的。換句話說，這些支配物質世界的物理定律，對於時間往哪個方向流逝並沒有偏好。基本物理定律方程的形式不隨時間反演而變動。物理學稱之為時間反轉的對稱性time reversal symmetry. [例外是弱作用力的CP violation及熱力學的第二定律。詳見後面的討論。]

這就是說，如果一個事件如果物理過程是可能的，則同樣的過程是可以在時間反向運行的。因此，在理論上，大多數物理定律沒有時間之箭 (arrow of time)。

二、什麼是時間之箭 (Arrow of Time)?
物理學裡存在著一種矛盾。物理定律都是時間可逆的，但我們的生活中有許多事物，看起來，卻是不可逆轉的，我們的直接經驗卻是時間的箭頭是“單向”的，即時間只向前進，有如一江春水向東流，一去不復返。 Continue reading →