什麼是時間?為什麼會有未來和過去?

時間是衡量我們周圍環境不間斷、持續變化的尺度,通常是從一個特定的角度來衡量的。雖然時間的概念是不言而喻和直觀的——我們眼前事件的平穩經過;月球圍繞我們星球的軌道——描述其基本性質要困難得多。

什麼是時間?為什麼會有未來和過去?
即使是物理學家也不知道隨着時間的推移到底發生了什麼。儘管他們有一些假設。

時間是怎麼工作的?

幾個世紀以來,時間一直被視為一種恆定的、獨立的力量,就好像宇宙的發展是由一個時鐘控制的。

1905年,愛因斯坦的狹義相對論改變了對時間的描述。

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雖然人們已經知道時間的流逝與空間有着密切的聯繫,但這一不朽的理論是第一個將空間和時間結合成一個單一領域的理論,其測量結果取決於其中物體的相對運動或引力。

基本上,這意味着時間是相對的。

時間是真的嗎?

兩個以相同速度移動的人會在距離和時間上達成一致。然而,當一個人改變速度時,他們會看到另一個人對時間和距離的度量也在改變,即使他們自己的度量保持不變。

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如果沒有任何理由將一種時間觀置於另一種時間觀之上,這就意味着時間根本不是一個不變的普遍單位。它是一種相對測量,隨着物體移動速度的加快或減慢,或受到或多或少的引力作用而變化。

引力曲線空間和時間:引力越強,它曲線空間時間越多,時間越慢。你可以在下面的圖片中看到這樣一個例子,它顯示了地球的質量彎曲時空。

這就是為什麼在離地球引力較遠的國際空間站上的人的年齡比地球上的人稍微慢一點。

有可能倒轉時間嗎?

當然,要讓我們及時看到這些影響,速度或引力的變化肯定是巨大的。但是當觀察者加速到光速時,獨特的時間尺度變得越來越明顯。

理論上,當粒子接近光速時,我們會看到它的“時鐘”變慢。一旦它超過光速,從理論上講,從我們的觀點來看,它的時鐘似乎是相反的。從粒子的角度看,我們的時鐘似乎在反轉。

時間旅行呢?

同樣,黑洞視界之外的空間扭曲體積也扭曲了時間的視角。

在我們的宇宙中,我們有空間的自由,可以隨心所欲地移動,但我們被迫沿着時間的箭頭以線性方向前進。

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計算表明,越過黑洞的視界將交換這些自由。因此,我們不再必須遵循時間的嚴格方向,但我們將失去在空間中自由移動,允許時間旅行(某種)。

雖然這些場景有助於我們更好地理解時間的本質,但光速和黑洞旅行都有限制,使我們無法將它們作為反轉時間的實際方法。

為什麼會有未來和過去?

時空模型可以描述從一個點到另一個點的時間和空間的測量,但是它們不能解釋時間對一系列事件的固執的堅持。

什麼是時間?為什麼會有未來和過去?
在這些對時間的描述下,我們的宇宙是一個單一的時空塊。有一個開始——大爆炸——在此之前,我們對物理定律的最好理解是無法應用的。有一種結局,改變不再有任何意義。但沒有哪一段時間能像“現在”這樣突出。

愛因斯坦曾寫道:“像我們這樣相信物理學的人都知道,過去、現在和未來之間的區別只是一種固執的幻想。”

不過,在宇宙學以外的物理學領域,時間之謎或許還有一些線索。例如,早在19世紀70年代,奧地利物理學家路德維希·玻爾茲曼(Ludwig Boltzmann)就提出,時間與宇宙無序程度的增加之間存在聯繫。

通過將熱力學的熵原理與只朝一個方向運動的時間聯繫起來,它暗示了一個可能的解釋,為什麼時間之矢指向前方:也許我們的宇宙從一個低熵、高度緊湊的嬰兒宇宙,發展到一個高度無序、膨脹的宇宙,漂流到未來。

什麼是時間?為什麼會有未來和過去?
如何放慢時間

除了去太空旅行,遠離地球的引力井,還有一種方法可以減緩時間——至少從你自己的角度來看是這樣的。這與時間本身的物理性質無關,而是與我們每個人對生活的快慢感受有關。

一些研究人員説,讓自己置身於新的經歷或環境中,實際上會讓時間過得更慢。這可能與我們的大腦必須接受和處理的信息量有關——當我們年輕或學習新事物時,世界似乎放慢了腳步。隨着我們年齡的增長和習慣的養成,日子和年歲似乎都過得很快。

除非你有一個宇宙飛船,否則這一切都不會讓你變老得更慢(對不起),但知道時間比我們許多人想象的要靈活一點,這可以提醒我們,我們有自己的能力改變我們對日子過得有多快的看法——哪怕只是一點點。

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