時(shí)間是什么?

教孩子認(rèn)鐘表,孩子反問:“時(shí)間是什么?”

我竟然無言以對(duì)。

成年人已經(jīng)習(xí)慣了感受歲月的流逝,但時(shí)間又偏偏不在我們的五感(觸覺、味覺、嗅覺、視覺、聽覺)之內(nèi)。無法看見,也不可能被觸摸。我們也沒法像觀察運(yùn)動(dòng)的物體一樣通過位置的變化來領(lǐng)會(huì)“動(dòng)”的概念。現(xiàn)代物理學(xué)證明即使是我們看得見摸不到的光都是由“光子”構(gòu)成,但是時(shí)間卻沒有它的物質(zhì)屬性。

雖然時(shí)間概念已經(jīng)滲透到了我們大腦進(jìn)行的每一件事情當(dāng)中。但是時(shí)間和事件不同,我們并不像感知周圍發(fā)生的事件一樣感知時(shí)間。我們是通過事件的發(fā)生來體驗(yàn)包括過去與現(xiàn)在、先后順序等等時(shí)間流逝的。

時(shí)間是什么?難道僅僅是人類創(chuàng)造出來的概念,如數(shù)學(xué)上的加減乘除一樣,在自然界中完全是不存在的?

生活中,身邊太多的事物,我們從來沒有留心過它們是不是存在?為什么會(huì)存在?

雖然時(shí)間感是我們行為和感知世界的基礎(chǔ),但是它并不是我們?nèi)祟惻c生俱來,被寫進(jìn)DNA的信息。

時(shí)間究竟是什么?

它始于何處,又流向何方?

過去和現(xiàn)在意味著什么?

我們?nèi)绾斡涗洉r(shí)間?

時(shí)間與我們?nèi)祟愂鞘裁搓P(guān)系?

時(shí)間是否是宇宙的基本組成部分?

亞里士多德他認(rèn)為“時(shí)間是關(guān)于先后的可計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量度”,將時(shí)間作為事件的固定序列。

牛頓在《原理》中提到:“絕對(duì)的、真實(shí)的和數(shù)學(xué)的時(shí)間,由其特征決定,自身均勻得流逝?!?/p>

愛因斯坦在相對(duì)論中重新定義了時(shí)間。在牛頓看來,速度=距離/時(shí)間, 距離與時(shí)間都是固定的常量。在廣義相對(duì)論中,光速成為這個(gè)宇宙中的終極速度極限。速度反而成為了固定值。這樣而言,時(shí)間的流逝反而根據(jù)速度的不同而發(fā)生變化。時(shí)間與空間緊密結(jié)合形成四維,單獨(dú)討論時(shí)間與空間都是不科學(xué)的。

俄國物理學(xué)家弗里德曼提出大爆炸理論,認(rèn)為宇宙是從一種無法描述的致密狀態(tài)中,以某種大爆炸的方式誕生的。在大爆炸之前,什么都不存在,什么都沒有,沒有空間,沒有物質(zhì),同樣,時(shí)間也不存在。

也就是說,宇宙有了一個(gè)開始,或許我們可以說,時(shí)間本身也在這里有了一個(gè)開端。

時(shí)間會(huì)終結(jié)嗎?

來自愛因斯坦廣義相對(duì)論有關(guān)的時(shí)間終結(jié)問題。這個(gè)引力理論意味著,當(dāng)一顆恒星坍縮成黑洞時(shí),其中的物質(zhì)會(huì)被壓碎成一個(gè)密度無限的奇點(diǎn),在這里,所有的量都變得沒有意義,時(shí)間結(jié)束。

霍金在他的著作中對(duì)時(shí)間進(jìn)行了三個(gè)方面的闡述:第一個(gè)是人類的“心理上的時(shí)間”,來自于從小的訓(xùn)練和周圍的社會(huì)影響;一個(gè)是“熱力學(xué)上的時(shí)間”,代表著“熵”增加的方向(又是一個(gè)人為定義的事物);最后一個(gè)時(shí)間是我們的宇宙膨脹的方向。

但是,廣義相對(duì)論或許不是一個(gè)完美精確的理論,物理學(xué)家懷疑它提到的奇點(diǎn)會(huì)受到量子力學(xué)的影響。

2000年以后,量子物理領(lǐng)域提出新的理論。時(shí)間是兩個(gè)物理系統(tǒng)發(fā)生糾纏時(shí)一定會(huì)向平衡點(diǎn)靠近的趨勢(shì),這個(gè)趨勢(shì)就是時(shí)間流動(dòng)的方向。這樣一下子,空間與時(shí)間將不再是宇宙的基本性質(zhì)。

《費(fèi)曼物理學(xué)講義》中費(fèi)曼給出了一個(gè)相對(duì)通俗的解釋:

重要的不在于我們?nèi)绾蝸矶x時(shí)間,而在于我們?nèi)绾蝸頊y量它。測量時(shí)間的一種方法是利用某種能周期性發(fā)生的事情。例如,一個(gè)晝夜。晝夜似乎是一再重復(fù)出現(xiàn)的。然而你思索一下,也許就會(huì)問:“晝夜是否是真正周期性重復(fù)的?每一天是否都同樣長?”

我們有沒有什么方法來檢驗(yàn)日子長短是否相同?一個(gè)辦法是把它同某種別的周期性現(xiàn)象作比較,我們可以用一個(gè)沙漏來作這種比較。如果我們讓某個(gè)人日夜站在它的旁邊,每當(dāng)最后一粒沙掉下來之后,他就把沙漏倒轉(zhuǎn)過來,這樣,我們用沙漏就能“創(chuàng)造”一個(gè)周期性事件。于是,我們就能計(jì)算從一天到下一天的“時(shí)間”(即倒轉(zhuǎn)沙漏的次數(shù))。然后我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),每一天的小時(shí)數(shù)都是相同的。

現(xiàn)在我們比較有把握認(rèn)為“小時(shí)”和“晝夜”具有一種規(guī)則的周期性?;蛟S有人會(huì)問:是否會(huì)有某個(gè)萬能者在夜間使沙漏的流動(dòng)變慢,而在白天又把它加快?我們的實(shí)驗(yàn)無法對(duì)這類問題做出回答,我們所能說的,只是發(fā)現(xiàn)一種事物的規(guī)則性與另一種事物的規(guī)則性相吻合而已。我們只能說把時(shí)間的定義建立在某種明顯是周期性事件的重復(fù)性上。

但我們?cè)趺粗郎陈┟柯┩暌淮斡玫臅r(shí)間一樣長?你或許會(huì)說沙漏每漏完一次你的石英表都走了相同的時(shí)間,但我們?cè)趺粗朗⒕w振蕩器的每次振蕩用去了相同時(shí)間?……這樣問下去是無法找到一個(gè)終極的答案的。如何終結(jié)這種問答?我們可以這樣想,因?yàn)槭⒕w振蕩器每振蕩一次,光都走了相同距離,所以我們有理由相信石英振蕩器的每次振蕩用去了相同時(shí)間。這樣時(shí)間就和光速等物理量建立起“和諧”的聯(lián)系。?

那么,讓我們回到問題的初始:時(shí)間是否存在?

實(shí)際上,對(duì)于不是實(shí)物的東西,是不能討論其存在性的,我們可以說空氣、椅子存在(它們都是實(shí)物)。但時(shí)間只是我們測出的一個(gè)物理量,就像溫度,位移那樣的物理量。談?wù)撈浯嬖谛源蟾艣]有什么意義。

在物理學(xué)中概念必須基于它的測量才有意義」。---- 愛因斯坦

牛頓(以及很多人)憑感覺認(rèn)為時(shí)間是均勻流逝的,但愛因斯坦推翻了這一看法,他在關(guān)于狹義相對(duì)論的那篇論文中,首先就定義了一種測量時(shí)間的方法,使得他關(guān)于時(shí)間延緩的論證令人信服。事實(shí)上,狹義相對(duì)論討論問題的方式的就是“測量”的問題。

測量使時(shí)間和其它物理量建立起聯(lián)系,才有了牛頓三定律,有了后來的現(xiàn)代物理。物理學(xué)是建立在測量的基礎(chǔ)上的。

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時(shí)請(qǐng)結(jié)合常識(shí)與多方信息審慎甄別。
平臺(tái)聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn),簡書系信息發(fā)布平臺(tái),僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

友情鏈接更多精彩內(nèi)容