
時間是事件從過去到未來的明顯發展。儘管不可能完全定義時間的性質,但我們所有人都分享了許多受時間束縛的常見經驗:原因自然導致效果,但我們記得過去,而不是未來,時間的演變似乎是連續且不可逆轉的。
時間相對嗎?
愛因斯坦的特殊理論相對論揭示了時間流的經驗是相對於觀察者及其處境的。以前,艾薩克·牛頓(Isaac Newton)的作品假設存在一個“主時鐘”,該時鐘在整個宇宙中保持了同步時間。這個時鐘並不是真的存在,但是這個概念使牛頓的方程式起作用。關鍵的想法是,所有觀察者都可以就完全相同的時刻達成共識,根據互聯網哲學百科全書。
但是,在他面前的工作中建立愛因斯坦發現時間的流逝是相對的。在特殊的相對論中,移動時鐘緩慢運行;您在太空中移動的速度越快,隨著時間的推移進步越慢。您越接近光速,這種效果就會越大。
自愛因斯坦首次提出這一概念以來的幾十年中,物理學家進行了多次測量來證明這種效果。噴氣式飛機上的原子鐘比地面上的速度要慢。一個稱為穆恩的亞原子粒子的存在時間不夠長,無法從大氣中傳播,當宇宙射線將空氣分子撞向地面。但是,由於穆恩斯以接近光速的速度行駛,因此從我們的角度來看,它們似乎更長,從而使他們能夠完成旅程。
當愛因斯坦發展了他的廣泛相對論理論時,他擴展了這個概念,稱為“時間擴張,“涉及的情況重力。強度強的存在也會減慢時間的流逝,因此,在強力井中的時鐘(例如,在地球表面或黑洞附近)的滴答性比時鐘中的時鐘慢,速度慢。根據物理學家Christopher S. Baird的說法。
可以旅行嗎?
時間旅行不僅允許,而且是必不可少的。的確,每一秒鐘,我們所有人都將前進到自己的未來。未來是不可避免的,不可能逃脫。但是相對論的現實清楚地表明,隨著時間的流逝,“跳”是完全可以接受的。
如果雙胞胎在火箭船上出發,並花了幾年的時間在光速接近光速時,他們回到地球時,他們的年齡將少於地球雙胞胎。儘管只有幾年可能已經過去了太空飛船,但數十年甚至幾個世紀可能已經過去了,具體取決於火箭的行進速度,根據Cosmos雜誌。在一個現實生活中,NASA宇航員斯科特·凱利(Scott Kelly)的經歷比他的雙胞胎標記(Scott也年輕6分鐘)少了幾毫秒,這要歸功於在太空上花費更長的時間,以約17,500英里/小時(28,100 km/h)的速度旅行,根據現場科學姐妹站點space.com。
但是,時間旅行似乎是禁止的 - 至少在所有實驗和觀察中都做過。首先,這種可能性提出了各種不舒服的問題,例如著名的問題祖父悖論詢問如果您回到過去並殺死了自己的祖父,會發生什麼:您將不存在,因此您將無法及時回去進行表演。
其次,物理學中沒有已知的機制可以及時向後流動。儘管可以在一般相對論中構建某些時間旅行的情況,但這些情況需要似乎在我們的宇宙中不存在的實體(例如具有負質量或無限長的圓柱體)。
但是,物理學家目前尚未完全了解為什麼禁止時間旅行到過去。
時間可以逆轉嗎?
物理學家用來理解自然世界的幾乎所有法律和方程都是對稱的。這意味著它們可以反轉而不改變任何結果。例如,如果您要觀看一個劇院升起並再次跌落的視頻,而沒有任何其他情況,您將無法分辨該視頻是在向前還是反向播放。
但是,物理學的一個方面似乎確實尊重時間流:熵的概念,這是對系統中疾病的衡量。根據熱力學第二定律,熵總是在封閉的系統中上升,而這種演變無法逆轉。
根據該物理學家的說法,物理學家不知道熵的生長是否引起了時間的“箭頭”,還是只是巧合。斯坦福大學哲學百科全書。
時間離散還是連續?
幾乎所有物理理論都將時間視為連續性,這也是我們感知時間流的方式。時間的流逝沒有最小的“單位”。所有事件都不會平穩地流動而不會中斷或打ic進入下一個。
但是,一種稱為環量子重力的量子重力理論,假設存在最小的單位時空。該單元將代表空間和持續時間的最小擴展。在這個理論中,我們認為平穩,連續的時間確實是一種從過去到未來的口吃,停止運動的進步。但是,由於這是一個非常短暫的持續時間,因此它似乎是連續的,就像一部電影的框架混合在一起。相對論的生活評論。
時間是真的嗎?
科學家,哲學家和其他人都在思考時間的本質。儘管我們已經學到了很多時間,例如時間膨脹的現實以及時間和熵之間可能的聯繫,但我們無法完整地描述什麼時間。
一些哲學家和物理學家認為,我們所經歷的時間只是一種幻想,是我們意識的偽像。從這種角度來看,時間的流逝不是真實的。過去和未來的整體範圍已經存在,就像已經存在的整個空間一樣。我們認為時間流是我們大腦從環境中處理感官信息時的工作方式的副產品,據物理學家肖恩·卡羅爾(Sean Carroll)說。
其他資源
- 收聽古老的“天文學演員”播客,以探索如何跳過時光在這一集中。
- 文章作者和天體物理學家保羅·薩特(Paul M. Sutter)探索了時間旅行的本質在這一集中他的“問太空人”播客。
- 時間反轉對稱是物理的基礎,您可以了解更多在這個記錄的講座中由國際理論物理中心提供。
參考書目
Baird,CS(2013年6月24日)。與底部相比,時間在建築物頂部的速度更快嗎?科學問題帶有令人驚訝的答案。https://www.wtamu.edu/~cbaird/sq/sq/2013/06/24/does time-go-faster-go-faster-ap--the-the-top-the-top-o-a-a-building-compred-to-the-the-bottom/-
Callender,C。 (2021年6月8日)。時間不對稱的時間。斯坦福大學哲學百科全書。https://plato.stanford.edu/entries/time-thermo/
Carroll,S。 (2013年10月18日)。時間是真的嗎? https://www.preposterousuniverse.com/blog/2013/10/18/is time-real/
Hunter,J。 (ND)。時間旅行。 Internet哲學百科全書。從2022年4月5日從https://iep.utm.edu/timetrav/
O'Connell,C。 (2021年8月3日)。時間旅行:我們可以做到的五種方式。宇宙。https://cosmosmagazine.com/science/physics/five-ways-way-to-travel-through-time/
Rovelli,C。 (1998)。循環量子重力。相對論的生活評論,1(1)。https://link.springer.com/article/10.12942/lrr-2018-5