“時間是什麼?沒人問我,我很清楚;一旦問起,我便茫然。” 奧古斯丁
“嘿,你那裡現在幾點了?”
“明天還是老時間見哦”
“時間都去哪兒了?”
嗯,你猜得沒錯,今天我們要聊的是時間。
把宇宙誕生直到現在當成一天,那麼地球出生在傍晚,人類文明只出現在最後一秒。
時間是最普通又最神秘的存在。時間看不見摸不著,時間是什麼?
對你我來說直觀感受可能是昨天、今天和明天,或者早出晚歸,花開花落。暮鼓晨鐘,白駒隙過。是晝夜的交替,四季的輪迴,或許還有那日漸滄桑的面廓。
可科學巨匠們想得就比較多,他們先說時間是亙古之河,又說時間是各看各表各敲各鍾,到最後居然說根本就沒有時間這回事。
今天讓我們試著來揭開披在時間頭上的神秘面紗。
時間的歷史時間概念的產生源於對週期性自然現象的描述,例如四季輪迴、陰晴圓缺、日升日落。為了精確描述和做某種進一步的快慢比較,時間的度量單位和度量工具才應運而生。
度量單位是指:世紀、年月日、納秒、普朗克時間等。
度量工具是指:日晷、機械鐘錶、石英鐘錶、銫原子鐘、鍶原子光晶格鍾等。
人類科技文明的進步體現在度量單位越來越小,度量工具越來越精密。據說普朗克時間是科學推匯出來的最小時間間隔,而鍶原子光晶格鍾在宇宙年齡的時間尺度上的誤差不會超過一秒。
但是什麼是時間,用度量單位或者度量工具都不可能去回答。我們需要找到時間的本質。
亞里士多德認為時間是關於先後的可計算的運動量度。他認為時間就是變化事件的固定序列。如果一切都不發生變化,時間也將會停止。
另一位古希臘哲人認為時間就是一格一格的光影(我理解就像電影膠片一樣)。
大神牛頓在《原理》中寫到:絕對的、真實的和數學的時間,由其特性決定,自身均勻地流逝。
萊布里茨說,時間就是因果關係,是多米諾骨牌。時間是因果關係的傳遞。
玻爾說:“任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象”。他認為時間只是記錄(觀測)導致的效應,不記錄(觀測)就沒有時間。
在最新的幾種量子引力論中,時間從描述方程中消失了,所以他們認為時間不存在。(準確地說是時間在理論物理的數學描述中不存在)。
當然還有些思想家哲學家例如康德和海德格爾認為時間是由人類的自我感知塑造出來的,時間是意識的產物。黑格爾說“時間是存在的時候不存在、不存在的時候存在的存在。”簡直就是繞口令。哲學範圍我少說,因為不懂。
這就是時間的歷史,你覺得他們誰的觀點是正確的呢?如果覺得誰都不正確也沒關係,理性的質疑從來都是一種科學精神。
時間的本質時間是一種實物粒子嗎?顯然不是。
時間是懸掛在宇宙蒼穹之外的一尊沙漏之鳴嗎?牛頓說YES,愛因斯坦卻說NONONO。
愛神在狹義中認為時間和空間密不可分,時間和空間是一個整體,無法單獨描述。所以時間不是絕對的,空間位置引力不同、速度不同時間也不同。宇宙中每一個粒子都有自己的時間。
怎麼理解他所說的時空?(相對論認為時空不是時間加空間,就如牛奶不等於牛加奶)
在我看來,愛因斯坦最偉大的地方是他極其善於運用等效原理,無論狹義還是廣義,都是從他在思維實驗中發現研究物件的等效物件開始的。例如狹義的重力等效加速度。廣義的引力場等效彎曲的時空。
所以愛神的時空不可分,引入閔可夫斯基的四維時空座標系,假定所有物質都在四維時空中做光速運動。這些都在做等效。什麼是等效?就是效果相同或近似。看到這裡估計你能明白我想說的,對,愛神為了描述一些規律做了時空不可分割的等效,並不代表時間和空間真的就變成一體了。等效不等於真相,只是便於描述和計算而已。(就像究竟說和方便說之間的關係)
至於量子力學和量子引力場論對時間的描述就比較匪夷所思。例如量子力學說,觀測之後,過去才坍縮成為過去,不觀測,過去就是無數種可能機率的組合。而有個量子引力論的場方程居然推出時間為零,意味著我們的宇宙是凍結靜止的,我倒很想聽聽他們怎麼自圓其說。
那麼我眼中的時間是什麼?
關於時間的本質我比較傾向於亞里士多德和萊布里茨的綜合論述。時間是運動的量度,是因果關係的傳遞。
時間就是基子之間或者多基子拓撲之間相互作用因果關係的傳遞間隔的描述。
(基子是我上一篇關於空間的文章中給宇宙基本顆粒的命名,再次申明名字不重要)
那讓我們來理解一下這段拗口的定義。
基子和基子,基子群和基子群無時不刻不在發生著相互作用。現代物理界喜歡叫這種類似的相互作用為事件。那假設我們來觀察一個事件。一個完整的事件就會有開始點、過程和結束點。這次事件從開始到結束的間隔我稱之為時間,這個事件本身就是一次因果關係的傳遞(因果鏈)。如果我們想和另一個事件過程比較快慢,我們就必須引入時間的單位,引入時間的度量。
於是我們有了普朗克時間,我們有了鍶原子光晶格鍾。
如果時間是這樣定義的,那麼時間就具有以下屬性:
時間之矢與宇宙之熵相對時間和光速之殤回到過去與回到未來時間起點和時間終結不知道你是否感興趣。
最後還是用等效大神愛因斯坦寫給逝世朋友的話作為結束語,也許這就是時間。
“你從這個世界離開,比我先行一步,但這並不意味著什麼。對於篤信物理學的人來說,過去、現在和未來之間的區別只不過是一種幻覺而已,儘管這種幻覺有時還很頑固。”