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今天我們要聊的是——時間反演對稱性。
時間反演對稱性又叫做時間反轉不變性。時間反演對稱性描述的是在時間反演操作下——物理系統的對稱性。雖然在一些限定條件下存在時間反演對稱性，但是由於熱力學第二定律我們觀測到的宇宙並不具有時間反演對稱性。時間反演不對稱性分為兩種情況： 物理定律時間反演的不對稱性；由於宇宙初始條件導致的不對稱性， 前者的代表是弱相互作用。
時間反演對稱性，名字聽的很玄乎，其實很簡單，一個電子在靜電場中運動，如果將末速度的方向反向，那麼它就會按原來的路徑回到初始位置，就好像將影片倒著播放一樣。也就是說時間反著演化，也是可以實現的一種遵循所有規律的運動方式，對應每時每刻將運動方向反向的情況。如果一個人從樓上跳下來的影片，在沒有空氣阻力的情況下，將影片倒著播放，就好像這個人從地面上跳到樓上一樣，而觀看影片的觀眾是看不出任何問題的，因為沒有阻力，正反播放都是遵循運動定律的，這就是說這個人從樓上跳下來是時間反演對稱的。但是如果一個穿著裙子的女孩從樓上跳下來，因為空氣阻力裙子會往上飄，如果將影片倒著播放就會有問題，跳上樓裙子怎麼可能朝上飄呢，這就是說有阻力的情況下，從樓上跳下不是時間反演對稱的。
同理，在量子力學中態隨時間的演化也是如此，將時間反過來的演化，也可以是實際的一種演化過程的話，就說這個量子力學過程是具有時間反演對稱性的。
量子力學中的時間反演對稱性沒有對應的守恆律！！！經典力學中，由於熱力學第二定律的存在，時間反演對稱性將意味著熵的自發減小，時間的箭頭將會反向，將違背熱力學第二定律。這也是量子力學和經典力學的一個重要區別。所以宏觀世界中，小女孩跳上跳下總是不能滿足時間反演對稱性，但是這個例子可以用來理解。
——來自網友cfwengf，解釋通俗易懂，引用一下
可是現在，由葡萄牙阿威羅大學的天文學家Tjarda Boekholt領導的一組科學家證明：只需三個重力相互作用的物體就可以打破時間反轉的對稱性。
他們在論文中寫道：
“迄今為止，恆星動力系統中的混沌與不可逆水平之間的定量關係仍然不確定。”
“在這項工作中，我們最初使用精確的n體代碼Brutus來研究自由落體中的混沌三體系統，該系統超越了標準的雙精度算法。我們證明了不可逆解的分數隨著冪定律的減小而減小。這具有很高的準確性。”
n體問題是天體物理學中的一個著名問題。當您在重力相互作用系統中添加更多物體時，它就會出現。
根據牛頓的運動定律和牛頓的萬有引力定律，兩個大小相當的物體繞中心點在軌道上的運動在數學上相對容易預測。
但是，一旦添加另一個實體，事情就會變得棘手。物體開始在重力作用下擾亂彼此的軌道，從而在相互作用中引入了混沌元素。這意味著，儘管存在針對特殊情況的解決方案，但在牛頓物理學或廣義相對論下，沒有一個公式可以完全準確地描述這些相互作用。
↑↑↑這是古典力學中最重要問題之一——三體問題的動畫。為了強調其美感，我們嘗試將其更改為自動音樂音序器。當兩個“行星”之間的距離達到局部最小值時，會產生聲音，每對音高分配一個C大調三重音符。
即使在我們非常瞭解的太陽系內，我們也只能預測未來的幾百萬年。但是，要記住混亂是宇宙的一個特徵，而不是錯誤。
在進行n體模擬時，物理學家有時會在結果中返回時間不可逆性——換句話說，向後運行模擬並不能使它們回到原始起點。
尚不清楚的是這是這些系統混亂的結果，還是仿真問題，從而導致其可靠性不確定。
因此，Boekholt和他的同事設計了一個測試來解決這個問題。他和荷蘭萊頓大學的計算天體物理學家Simon Portegies Zwart先前編寫了一個名為Brutus的n體仿真代碼，該代碼使用蠻力計算能力來減小數值誤差的大小。
現在，他們已經使用它來測試三體系統的時間可逆性。
兩個相互影響的3個黑洞的計算機模擬
他們在論文中寫道：
“由於牛頓的運動方程是時間可逆的，因此向前積分，然後同時進行向後積分，應該可以恢復系統的初始實現（儘管速度存在符號差異）。”
“因此，可逆性測試的結果是確切已知的。”
系統中的三個實體是黑洞，並且已在兩種情況下對其進行了測試。首先，黑洞從靜止開始，彼此靠近，進入複雜的軌道，然後將其中一個黑洞踢出系統。
第二種情況從第一種情況開始，然後在時間上向後運行，以嘗試將系統還原到初始狀態。
他們發現，在5％的時間內，模擬無法逆轉。它所做的只是擾亂了普朗克長度的系統，該長度為0.0000000000000000000000000000000000000001米，是可能的最小長度。
“三大黑洞的運動可以如此巨大的混亂的東西小到普朗克長度會影響運動，” Boekholt說。“普朗克長度大小的擾動具有指數效應，並破壞了時間對稱性。”
5％的比例似乎並不高，但是由於您永遠無法預測哪個模擬會落入該5％範圍內，因此研究人員得出結論，因此n體系統“根本上不可預測”。
他們已經證明問題根本出在模擬上。
“不能夠讓時光倒流不再僅僅是一個統計的說法，” Portegies茲瓦特說。“它已經隱藏在自然的基本定律中。沒有一個由三個運動物體（大或小，行星或黑洞）組成的單一系統可以逃脫時間的方向。”
這項研究已發表在《 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.》上，感興趣的朋友可以去了解一下~
蟹蟹大家耐心看完，是不是想說點什麼呢，歡迎轉發評論哦！我們下期再見~
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