深入理解人类对时间的所有了解( 二 )


宇宙学家认为 , 被称为“现在”的点与我们称为“过去”或“未来”的点并没有完全不同 。 简单地说 , 现在存在的与过去和未来共存 。 麻省理工学院的布拉德福德·斯科博士对此的解释如下 。 虽然我们习惯把时间想象成河流流动的样子 , 但它看起来可能不一样 。 时间是时空的一个元素 , 不会以任何方式逃避我们 。 阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)也认识到 , 将时间划分为过去和未来是在引入人工划分 。
时间是一支箭
所以我们知道时间很可能是从大爆炸开始的 。 但仍然有一个恼人的问题:时间到底是什么?
要回答这个问题 , 我们需要了解空间和时间的基本性质 。 在空间的每个维度中 , 人都可以向前或向后移动 。 但时间是不同的 , 它有一个方向:一个人必须永远前进 , 而不是后退 。 实际上 , 为什么时间的维度是不可逆的?这是物理学中尚未解决的主要问题之一 。
时间之箭
要解释为什么时间本身是不可逆的 , 我们必须找到自然界中同样不可逆的过程 。 在物理学和生活中已证实的一个有趣的观察是:随着时间的流逝 , 事物变得不那么有序 。 物体因年老而老化和散架 。 它们从一种有序的状态变为一种无序的垃圾状态 。 我们用一种叫做熵(entropy)的物理性质来描述它 , 它编码了关于有序性的信息 。
想象一个装有气体的盒子 , 里面所有的粒子最初都被放在一个角落里(有序状态) 。 随着时间的推移 , 粒子会自然地试图填充整个盒子(无序状态) , 而将粒子放回角落 , 进入一个更有序的状态需要能量 。
这是一个不可逆过程 。 这就像打破鸡蛋做煎蛋卷一样——一旦它扩散并充满了平底锅 , 它就再也不会自发地变成鸡蛋了 。 这和宇宙是一样的:随着它的发展 , 总熵在无序增加 。
但是……我们能确定……吗?
由于某种原因 , 时间是不对称和不可逆的 。 根据Joan Vaccaro教授的说法 , 这是宇宙机制中“内部设置”的结果 。 -她说 , 50年来对亚原子粒子的研究表明 , 大自然并不会平等地对待时间之箭的两边 。 那么时间的另一面在哪里呢?通过研究介子的行为 , 瓦卡罗发展了一个理论 , 即时间的每一次向前运动都伴随着一个微小的、难以察觉的波动 。 更重要的是 , 如果其他宇宙存在 , 它们的时间可能会流向与我们完全不同的方向 。 根据物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)和艾伦·古思(Alan Guth)最近宣布的另一个概念 , 宇宙起源的大爆炸可能产生了两条不同的时间线 , 其中一条是我们的时间线 。 另一个在镜像宇宙中反向流动 。 另一个概念认为时间的结构可能不像河流 , 而是像喷泉 , 有许多溪流同时向不同的方向涌去 。 问题是 , 现实在他们身上是什么样子的?如果一个人突然出现在另一个时间流中会发生什么?
时钟能使时间变形
2017年3月 , 维也纳物理学家宣布了一个有趣的理论 。 根据他们的说法 , 原子钟彼此放置得很近 , 精确地测量时间 , 可能会“扭曲”时间的通过 。
“从量子力学和广义相对论的观点来看 , 时钟的相互作用无法使它们精确测量时间 , 因为它们会‘融化’ , ”领导这项研究的埃斯特班·卡斯特罗·鲁伊斯(Esteban Castro Ruiz)说 。 “当我们考虑广义相对论时 , 我们发现时间的流逝是由于质量或能量的存在而改变的 。 这种效应被称为时间膨胀 , ”
卡斯特罗补充说 , 面对这种情况 , 我们应该从一个新的角度来看待时间计量问题 , 因为事实证明 , 在某些情况下(尽管目前是假设的) , 它可能会受到干扰 。 幸运的是 , 塑料闹钟不受这个问题的影响 。
时钟能使时间变形
时间旅行:可以 , 但只能前进
时间的块理论(block theory)表明 , 由于过去和未来共存于一个平面上 , 因此有可能在两者之间移动 。 几十年来 , 时间旅行问题及其悖论一直是大众科学新闻最喜欢的话题之一 。 尽管物理学家和理论学家一样多 , 但许多领先的科学家一致认为 , 物理定律并不排除时间旅行的可能性 。 根据斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)说法 , 时间旅行可能通过虫洞(时空隧道)连接宇宙中至少两个遥远的点 。 这样的虫洞几乎无处不在 。 然而 , 霍金补充说 , 问题是它们的直径等于一厘米的万亿分之一 。 在未来 , 科学家们可能会掌握一种技术 , 将这些隧道延伸到其他时间和地点 。 但即便如此 , 霍金也不认为能回到过去 , 因为那会违反因果关系原则(关于回到过去的文献充满了悖论 , 比如著名的“祖父悖论”) 。 然而 , 我们有可能旅行到未来的时代 。

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