河南
你上學的時候肯定背過，太空里扔塊石頭，不受外力就會一直飛對不對？
牛頓第一定律寫的明明白白，沒空氣阻力沒引力干擾，不得勻速直線跑到天荒地老？
可放到整個宇宙里看，這塊石頭居然會慢慢減速，最終徹底停下來。這能量不就憑空消失了？難不成咱們學了這么久的能量守恒錯了？這事的答案，其實百年前就被一位女數學家算出來了。
這位大神就是德國數學家艾米?諾特，她在1915年就證明出了大名鼎鼎的諾特定理。
這個定理說透了一個顛覆當時物理界的核心邏輯：物理系統里每一個連續對稱性，必然對應著一個守恒定律。
說人話就是，所有守恒的根源，其實都是對稱。
空間平移對稱性說的是，物理規律不會因為你換了個地點就變，你在地球做實驗和在火星做，結果一樣。
這個對稱性直接對應了咱們熟悉的動量守恒。
那時間平移對稱性呢，就是物理規律不會因為換了時間就變，今天做實驗和一百年后做，結果一模一樣。
這個對稱性，直接推導出了能量守恒定律。
換句話說，能量守恒成立的大前提，就是咱們的宇宙在時間上是均勻的。
只要時間平移對稱性不破，能量就一定守恒。
咱們的宇宙，真的滿足這個前提嗎？現代天文學的觀測結果，其實給了不一樣的答案。
1929年天文學家哈勃就發現了星系紅移現象，坐實了宇宙一直在膨脹這件事。
1998年科學家觀測1a型超新星，直接錘了更驚人的結論：宇宙不僅在膨脹，還在加速膨脹。
加速膨脹意味著什么？意味著時空本身的結構一直在被拉伸，一直在變化。
今天的一秒和一百億年后的一秒，所處的時空背景早就不一樣了。
時間平移對稱性這件事，放到整個宇宙的尺度上，其實已經不成立了。
時間對稱性破缺的第一個直接結果，就是能量守恒這件事，在大尺度上就沒那么嚴格了。
咱們最熟悉的例子就是光子紅移，光子穿過膨脹的宇宙，波長會被慢慢拉長。
按照能量公式算，光子的能量會越來越低，這些損失掉的能量沒有轉移到別的地方，就是實實在在的在宇宙膨脹里消失了。
咱們繞回最開始那個扔石頭的問題，你就一下懂了。
哪怕我們把所有局部干擾都去掉，什么太空塵埃引力波全部忽略，石頭待的時空背景本身就在不停加速膨脹。
大尺度的時間對稱性破缺，讓經典的能量守恒沒辦法在整個宇宙尺度嚴格生效。
石頭的動能會跟著時空的拉伸一點點耗散，速度越來越慢，最后慢慢趨近于零，也就是咱們說的停下來。
很多人看到這會懵，那為啥從小到大，所有老師都告訴我們能量守恒是真理？
這事說穿了真不怪老師，實在是我們能接觸到的尺度太小了。
人類，乃至整個太陽系、銀河系，放到整個浩瀚宇宙里，都只是個很小的點。
銀河系內部的時空結構足夠穩定，宇宙加速膨脹帶來的影響微乎其微，小到連最精密的儀器都很難測出來。
咱們日常生活的尺度上，時間對稱性的近似度高到離譜，能量守恒用起來和絕對真理沒兩樣。
這不就像你平時走路，只會覺得地面是平的，不會總想著地球是圓的走歪了會掉下去。
只有你飛到太空往下看，才能清清楚楚看到地球本來就是個球體，平只是小范圍的近似。
能量守恒這件事，也是一模一樣的道理。
那繞回來，能量守恒定律真的錯了嗎？其實這個問題本身，就比簡單說對說錯要深刻得多。
現在有不少物理學家提出，廣義相對論描述的動態宇宙里，可能根本沒辦法定義一個讓所有觀察者都認可的全局能量概念。
咱們從小到大熟悉的能量守恒，本來就是局部時空里，高度近似有效的一個規律模型而已。
這恰恰是科學最迷人的地方啊，哪有什么永遠正確的絕對真理。
所有我們曾經堅信不疑的道理，都是當前認知范圍內，最接近真相的那個模型。
當年牛頓力學也被整個學界當成普適真理，直到碰到高速和微觀領域，才被相對論和量子力學修正。
現在相對論和量子力學，也照樣碰到了新的問題和挑戰。
宇宙加速膨脹帶來的能量守恒宏觀失效，說不定就是科學叩擊下一扇真理大門的聲音。
有個很有名的比喻說，已知的范圍越大，你接觸到的未知邊界就越廣闊。
科學的進步從來都是這樣，對著一個個曾經被奉為圭臬的近似真理不斷質疑，一點點修正，一步步無限逼近那個終極真相。哪怕那個終極真相，可能我們永遠都沒辦法完全觸摸到。
參考資料：人民日報 諾特定理背后的宇宙奧秘
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
