时间是否能逆转 不如从伽马射线暴来纵观全局 关于时间的那些事儿

按照我们目前已知的，时间只向一个方向移动。但在2018年，研究人员在一些伽玛射线暴脉冲中发现了一些活动迹象，这些活动似乎在重复，恍若在时间上倒退。

这是一名艺术家描绘的一副插图，内容为一颗大质量恒星的生命，因为核聚变将较轻的元素转化为较重的元素。当核聚变不再产生足够的压力来抵消引力时，恒星迅速坍缩形成黑洞。理论上，能量可能在塌缩过程中沿着旋转轴释放出来，形成伽马射线暴。

现在，最近的研究为可能导致这种时间可逆性效应的原因提出了一个潜在答案。如果产生伽马射线暴的相对论喷流中的波比光速更快——以“超光速”的速度——其中一个效应可能是时间可逆性。

时间可逆性的图示。左边：向前。右：后退。

这种加速的波实际上是可能的。我们知道当光穿过一种介质（如气体或等离子体）时，其相位速度略微慢于C，也就是真空中的光速，而且据我们所知，这是宇宙的终极速度极限。

因此，一个波可以以超光速的速度穿过伽马射线暴喷流而不破坏相对论。但要理解这一点，我们需要倒退回顾一下，看看这些射流的来源。

伽马射线暴是宇宙中能量最强的爆炸。它们可以持续几毫秒到几个小时，它们异常明亮，而且我们还没有一个全面的了解和列举来说明导致它们的原因。

伽玛暴GRB990123光学波段的照片，显示伽玛的宿主星系。

我们从2017年对碰撞的中子星的观测中知道，这些在这些冲撞和被粉碎中可以产生伽马射线暴。天文学家还认为，当一颗巨大的、快速旋转的恒星坍缩成一个黑洞，在一个巨大的超新星中猛烈地将物质喷射到周围的空间时，就会产生这种爆发。

然后，黑洞被其赤道周围的增殖物质云所包围。如果它的旋转速度足够快，最初爆炸的物质的回落将导致相对论射流从两极地区射出，在产生伽马射线暴之前轰破原生星的外包层。

我们知道，当穿过一个介质时，粒子的运动速度可以比光更快。这种现象是著名的切伦科夫辐射的解释原因，通常被视为一种独特的蓝色光芒。当电子等带电粒子在水中的运动速度超过光的相位速度时，就会产生这种光芒——"光的轰鸣"。

查尔斯顿学院的天体物理学家Jon Hakkila(乔恩.哈基拉) 和密歇根技术大学的Robert Nemiroff(罗伯特.内米罗夫) 认为，在伽马射线暴喷流中能观察到这种效应，且对此进行了数学建模以证明其原理。

图为: 切伦科夫辐射在高级试验反应堆的核心中发光。

他们在论文中写道: “在这个模型中，膨胀的伽玛射线暴射流中的冲击波从亚光速加速到超光速，或者从超光速减速到亚光速。”

“冲击波与周围的介质相互作用，当在该介质中的速度超过光速时会产生切伦科夫和，或其他碰撞辐射。而当速度慢于光速时会产生其他机制 (如热化康普顿或同步辐射)。”

图示为德西特宇宙中围绕施瓦茨柴尔德黑洞运动的源的辐射发射过程。

“这些转变通过相对论图像加倍的过程创造了一套时间向前和时间向后的 [伽玛射线暴] 光曲线特征。"

这种相对论图像加倍被认为是发生在切伦科夫探测器中。当一个以接近光速飞行的带电粒子进入水中时，它的运动速度比它产生的切伦科夫辐射快，因此，假设它可以同时出现在两个地方：一个图像出现在时间上向前移动，另一个图像出现在时间上向后移动。

这是一幅来自一名艺术家的插图，描绘了位于一个炽热星系中心的超大质量黑洞向地球发射高能粒子流。(图片来源: DESY, 科学传播实验室)

请注意，这种“加倍”的活动还没有被实验观察到。但如果它确实发生了，它也可能是产生伽玛射线暴光曲线中所看到的时间可逆性的原因，当穿越喷射介质的冲击波加速到比光速更快，以及减速到亚光速时，都会发生。

一位艺术家关于伽马射线暴喷流的印象。图片来源：S. Wiessinger / NASA的戈达德太空飞行中心。

当然，我们仍还需要更多的工作。研究人员假设，负责创造伽马射线暴的冲击波将是由密度或磁场的变化产生的大规模波——这将需要进一步分析。而且，如果所涉及的等离子体对超光速辐射不透明，那么所有的“赌注猜想”都将取消。

Hakkila(哈基拉) 说: “标准的伽马射线暴模型忽略了时间可逆性的光曲线特性。但超光速喷射运动说明了这些特性，同时保留了大量的标准模型特征。"

这项研究目前已经被发表在《天体物理学杂志》上。

图片为哈基拉本人。

无名 | 2020年3月9日

BY: Anonymity

FY: 儿店小二

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