時間旅行?黑洞時間變慢?"時間"到底是什麼?- 物理學界的思考

趣味生活and高效工作 發佈 2020-01-16T13:25:47+00:00

人們不知道時間是什麼,他會具有什麼樣的性質,他是否會倒流,從古至今,時間常令困惑,另人琢磨不透。是的,相對論存在局限性,但必須說實話,這個回答目前是不能真的敲定的,只是現在已經有越來越多的物理學家意識到這樣的現象,已經有了初步的研究成果,但任需要更多的實驗、理論及數據的支持,也已

一、人類對時間的感覺及時間觀念的起源

在我們的印象中,時間總是不斷地流逝,萬物在時間的流逝中變化著。

人們不知道時間是什麼,他會具有什麼樣的性質,他是否會倒流, 從古至今,時間常令困惑,另人琢磨不透。

我們先來回顧下時間觀念的起源:

斗轉星移,日月交替,自然界總是在永不停息地帶有一定規律的變化著。從原始人開始,他們根據日出日落的規律變化,萌發了最早的時間觀念,他們將一次日出日落的變化跨度定為「一天」後來把「7天」定為一個星期……時間的意識便從此進入人類的大腦。

隨著時代的發展,人類不斷地去定義時間,用沙漏、用月球、或用地球的規律運動,在近代人們用1/86400個平均太陽日的長度對秒進行定義。到了現代,人們定義1s的長度為銫133原子基態兩個超精細能級之間躍遷相對應的輻射周期的9192631700倍。

不難看出,人們因為自然界物質的運動而感覺到有一種東西在流逝。驅使著萬物的運動,之後人們便利用事物的一些規律變化來定義出這個東西的長度,並給了他們一個名字---時間。而在我們的日常生活中,便以手錶、鬧鐘來代替了時間的變化。時間經過歷史的融合深刻的印在人們的腦海中。

二、物理學中奇妙的時間及疑惑

時間討論的熱點仍是爆發在物理學領域,當牛頓的經典物理學被發現存在局限性時,隨之誕生的便是著名的相對論。相對論分狹義相對論與廣義相對論,在狹義相對論中,計算出一個驚人的結果:當你看到一個相對於你有運動的飛船,飛船上有一個時鐘和人,你會發現這個飛船上的時鐘會變慢,速度越快,飛船的時鐘走的越慢,飛船上所有人與物的動作都似乎會變得像在走慢動作。如果飛船達到光速,那麼,你會看到飛船上所有的東西和時間都靜止了。這還不是最讓人驚奇的,更驚奇的結論是:在飛船上的人看到的並不是他靜止,而恰恰相反,飛船上的人看到的卻是是不在飛船上的你的身邊的鬧鐘越走越慢,最後達到光速時你的時間靜止了。這看上去相互矛盾的東西卻被相對論證實是真實會發生的。這樣的結論在當時便引爆了爭論,當然在當時的理論還存在稍微的局限性。相對論的作者,那就是著名的愛因斯坦再次對理論進行了拓寬,提出了廣義相對論。廣義相對論中給出的結論是:上面的飛船事件還是會發生,當在飛船外的你看飛船上的人時,你會看到飛船上的時間變慢,甚至靜止。但在飛船上的人看你時,卻看到你的時間變慢,甚至靜止。但當飛船轉了一圈停在你的面前的時候,飛船上的人和你會發現,在飛船外的世界已經是20年後的世界,而飛船上的人只過了10分鐘,這便是「時間膨脹」。

三、不解與思考

廣義相對論是1916年正式發表的,截止如今,已達百年。這百年里,無數學者前仆後繼,試圖證明相對論這樣看似「荒謬」的結論是錯誤的,但終不得成功。相反,相對論卻在各大領域展現其正確性與精確性,準確預言、解釋了許多現象,並且在航天、通訊等各大領域中被應用。逐漸被人們接受,並尊為極具前瞻性的理論,遠遠領先了科技的發展。

此外,如果是有較強物理學基礎的朋友知道,相對論除了在預言、驗證及應用上,相對論取得巨大成功以外,相對論本身的理論推導是接近無限可擊的。相對論建立在光速不變和相對性原理的基本假設上,剩餘的所有結論便是通過數學理論體系推導出。如果想證明相對論的錯誤,就必須證明其兩大假設或是數學體系的錯誤。而光速不變是實驗發現的真實結論,相對性原理是普遍的物理現象,數學體系要是錯了,那麼人類一切的文明將倒塌。也正是這樣強有力的基礎,使得相對論長達百年的時間不斷被挑戰,卻不曾被擊敗。

如此,相對論中計算出的時間這樣的行為,便引發人們巨大的思考與探索興趣,時間到底是什麼。

四、眾里尋他千百度,驀然回首,那人卻在燈火闌珊處,時間竟是如此簡單

相對論的計算結果,引爆了時間性質與本質的思考與爭論,時間的背後到底是什麼樣的面紗能引發如此奇特的現象。在這長達百年的思索中,物理學者們突然間發現了一個答案:那便是時間根本不存在!!是的,你沒看錯,時間他根本不存在!

其實,時間不存在的觀點早在很久以前就有科學家已經有提及。但是,當時的背景還沒有相對論,當時的觀點只是一些學者一時興起所提的一種猜想。而在如今相對論的物理框架下,我們已經看到,時間存在著奇妙的現象。而在今天,時間不存在的觀點的提出已經具有完全不同的意義,他需要解釋「時間膨脹」現象。

五、時間怎麼可能不存在?萬物變化如何解釋?「時間膨脹」又如何解釋?

在這裡,我們無法從理論角度去分析,僅能為大家做結論性的解釋。先談談沒有時間,萬物為什麼會變化?

在文字的第一部分我們就已經指明,時間的概念到底是怎麼產生的,我們回過頭來想。其實,一直沒有什麼證據告訴我們,萬物需要一種叫時間的東西去驅動。萬物的運動本身具有一定自發性,是被內部的能量所驅動。另外,萬物有自發的運動方向,那便是自發的向混亂方向演變,既熵增大原理。萬物的運動是靠能量和另一套自然規律所驅動的。而時間卻是在最初我們因為萬物運動而所產生的一種計量方法,久而久之,時間的概念深入人心,便形成了誤導,以為是由時間驅動萬物的變化。

舉個例子,時間就像一本書上的頁碼,書每一頁的內容便是萬物在不一樣的時刻的狀態,書的翻動產生了內容的變化,也就是萬物在運動,但是書的翻動並不是因為頁碼的變動才使書翻動。頁碼是人為標記上去用於記錄不同內容的符號,書的翻動,便使頁碼隨之變動。這裡的頁碼就像是時間,頁碼是可以不存在的。所以,通過這個比喻,我們能更形象的理解,為什麼時間是可以不存在的。

那麼,時間不存在能解釋相對論中「時間膨脹」現象嗎?說實話,不完全能。但是,物理學中們卻發現了一個更為驚訝的結論。時間不存在的觀點,嚴格上推論後會與廣義相對論相衝突,甚至到了,要麼我對,要麼你對的情況。其實,廣義相對論在「時間膨脹」上的實驗驗證並不絕對充分。歷史上對「時間膨脹」的驗證主要有兩個方面,一個是飛機攜帶原子鐘,另一個是高速飛行的粒子的衰變時間(形象一些理解可以說是粒子的死亡時間);這兩個實驗的結論發現飛機攜帶的原子鐘下機後比陸地上的要走慢了,高速飛行的粒子壽命時間要比低速粒子的壽命長。這是對相對論時間膨脹理論的支持,從時間不存在的角度去解釋,便是物體在三維空間的高速運動影響了粒子其他維度的運動,更確切來說是減慢了其他維度的運動。比如造成了他的衰變的減慢(壽命相對就延長了),其他維度的概念已延伸到了超弦理論的範圍,大家只需要理解高速運動削減了粒子其他的運動或變化速度即可。

那時間不存在和相對論的矛盾點在哪裡呢?在廣義和狹義相對論看來,如果你在這個高速飛行的原子鐘或者粒子上,你看到實驗室的那個粒子發現的現象也會是時間膨脹,你並不會看到你的時間靜止或變慢了,而是實驗室的時間變慢或靜止了,在你看來已經過了10分鐘,實驗室的時間才過了1分鐘。而時間不存在的理論無法得出這樣的結論,而只會是實驗室的人看到自己過了10分鐘,高速飛行的粒子上的時間只過了1分鐘。如果你在高速飛行的粒子上,看到的還是自己時間過了1分鐘,實驗室的時間過了10分鐘。

那麼?相對論錯了嗎?是的,相對論存在局限性,但必須說實話,這個回答目前是不能真的敲定的,只是現在已經有越來越多的物理學家意識到這樣的現象,已經有了初步的研究成果,但任需要更多的實驗、理論及數據的支持,也已經有越來越多的人開始投入在這方面的研究及證明。

最後,簡單提及大家可能都會想問的問題,相對論如果錯,是哪裡錯了呢,答案便是兩大假設中的相對性原理存在局限性,在這裡不過多介紹。

物理學界有個小現象,每隔百年,變會發生一些大事,如今廣義相對論提出已經102年了,又到了這個周期,是否真會像以前一樣,發生一次重大變革呢?一同期待吧,時間不存在如果被證實了,那便又是會掀起一潮學術浪花。

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