河南
你上学的时候肯定背过，太空里扔块石头，不受外力就会一直飞对不对？
牛顿第一定律写的明明白白，没空气阻力没引力干扰，不得匀速直线跑到天荒地老？
可放到整个宇宙里看，这块石头居然会慢慢减速，最终彻底停下来。这能量不就凭空消失了？难不成咱们学了这么久的能量守恒错了？这事的答案，其实百年前就被一位女数学家算出来了。
这位大神就是德国数学家艾米・诺特，她在1915年就证明出了大名鼎鼎的诺特定理。
这个定理说透了一个颠覆当时物理界的核心逻辑：物理系统里每一个连续对称性，必然对应着一个守恒定律。
说人话就是，所有守恒的根源，其实都是对称。
空间平移对称性说的是，物理规律不会因为你换了个地点就变，你在地球做实验和在火星做，结果一样。
这个对称性直接对应了咱们熟悉的动量守恒。
那时间平移对称性呢，就是物理规律不会因为换了时间就变，今天做实验和一百年后做，结果一模一样。
这个对称性，直接推导出了能量守恒定律。
换句话说，能量守恒成立的大前提，就是咱们的宇宙在时间上是均匀的。
只要时间平移对称性不破，能量就一定守恒。
咱们的宇宙，真的满足这个前提吗？现代天文学的观测结果，其实给了不一样的答案。
1929年天文学家哈勃就发现了星系红移现象，坐实了宇宙一直在膨胀这件事。
1998年科学家观测1a型超新星，直接锤了更惊人的结论：宇宙不仅在膨胀，还在加速膨胀。
加速膨胀意味着什么？意味着时空本身的结构一直在被拉伸，一直在变化。
今天的一秒和一百亿年后的一秒，所处的时空背景早就不一样了。
时间平移对称性这件事，放到整个宇宙的尺度上，其实已经不成立了。
时间对称性破缺的第一个直接结果，就是能量守恒这件事，在大尺度上就没那么严格了。
咱们最熟悉的例子就是光子红移，光子穿过膨胀的宇宙，波长会被慢慢拉长。
按照能量公式算，光子的能量会越来越低，这些损失掉的能量没有转移到别的地方，就是实实在在的在宇宙膨胀里消失了。
咱们绕回最开始那个扔石头的问题，你就一下懂了。
哪怕我们把所有局部干扰都去掉，什么太空尘埃引力波全部忽略，石头待的时空背景本身就在不停加速膨胀。
大尺度的时间对称性破缺，让经典的能量守恒没办法在整个宇宙尺度严格生效。
石头的动能会跟着时空的拉伸一点点耗散，速度越来越慢，最后慢慢趋近于零，也就是咱们说的停下来。
很多人看到这会懵，那为啥从小到大，所有老师都告诉我们能量守恒是真理？
这事说穿了真不怪老师，实在是我们能接触到的尺度太小了。
人类，乃至整个太阳系、银河系，放到整个浩瀚宇宙里，都只是个很小的点。
银河系内部的时空结构足够稳定，宇宙加速膨胀带来的影响微乎其微，小到连最精密的仪器都很难测出来。
咱们日常生活的尺度上，时间对称性的近似度高到离谱，能量守恒用起来和绝对真理没两样。
这不就像你平时走路，只会觉得地面是平的，不会总想着地球是圆的走歪了会掉下去。
只有你飞到太空往下看，才能清清楚楚看到地球本来就是个球体，平只是小范围的近似。
能量守恒这件事，也是一模一样的道理。
那绕回来，能量守恒定律真的错了吗？其实这个问题本身，就比简单说对说错要深刻得多。
现在有不少物理学家提出，广义相对论描述的动态宇宙里，可能根本没办法定义一个让所有观察者都认可的全局能量概念。
咱们从小到大熟悉的能量守恒，本来就是局部时空里，高度近似有效的一个规律模型而已。
这恰恰是科学最迷人的地方啊，哪有什么永远正确的绝对真理。
所有我们曾经坚信不疑的道理，都是当前认知范围内，最接近真相的那个模型。
当年牛顿力学也被整个学界当成普适真理，直到碰到高速和微观领域，才被相对论和量子力学修正。
现在相对论和量子力学，也照样碰到了新的问题和挑战。
宇宙加速膨胀带来的能量守恒宏观失效，说不定就是科学叩击下一扇真理大门的声音。
有个很有名的比喻说，已知的范围越大，你接触到的未知边界就越广阔。
科学的进步从来都是这样，对着一个个曾经被奉为圭臬的近似真理不断质疑，一点点修正，一步步无限逼近那个终极真相。哪怕那个终极真相，可能我们永远都没办法完全触摸到。
参考资料：人民日报 诺特定理背后的宇宙奥秘
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