時間到底存在嗎,?如果你在網(wǎng)上搜索,得到的結(jié)論大部分是時間并不存在,! 關(guān)于時間到底存在不存在,,本身并不是物理學(xué)的范疇,,而是屬于一種對語言泛式的解讀。 當(dāng)我們經(jīng)常被物理學(xué)中譬如光速不變,,時間膨脹,,量子糾纏等反常識觀念顛覆時,或許會慢慢習(xí)慣,,所以對于“時間并不存在”這樣的反常識觀念也會欣然接受,。而本期內(nèi)容將用十幾分鐘的時間幫助你反顛覆,告訴你,,或許常識有時也是對的,,時間是客觀存在的。 首先,,在我們深入時間的本質(zhì)時,,先思考一下時間來自哪里,現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)明確告訴我們,,時間來自宇宙大爆炸,,也就說在宇宙大爆炸之前,沒有時間,。當(dāng)宇宙大爆炸開啟的那一刻,,時間仿佛就不可避免的出現(xiàn)了單一的方向,且無法逆轉(zhuǎn),。 大爆炸之后的宇宙,只有以光速運(yùn)動的基本粒子,,比如光子和膠子,,它們的時間是靜止的,也就說,,時間對于光子和膠子來說沒有意義,,誕生即毀滅。所以要讓時間真正失去意義,,要么就是不存在一切的大爆炸之前,,要么就是以光速運(yùn)動的基本粒子。而這兩種情況本質(zhì)來說都是無變化狀態(tài),。 所以時間對應(yīng)的語境本身就是變化,,有變化才有時間,無變化,,則不存在時間,。 但是要記住,宇宙中的任何時空發(fā)生的事件對于觀測者來說,,不存在絕對靜止的存在,。 即便是處于宇宙深空中的真空區(qū)域,也存在宇宙背景輻射和量子漲落。宇宙中沒有絕對真空的存在,。任何區(qū)域都有變化在進(jìn)行,。 所以宇宙中任何事件對于觀測者來說都需要用變化來度量,度量的本身就是時間,。 而對于達(dá)到光速,,時間靜止的說法,這只是針對光子本身而言的,,對光子來說,,時間靜止,宇宙不存在變化,,一切都是靜止的,。 而所謂的光線紅移是針對非光速運(yùn)動的觀測者來說,對光子本身來說,,不存在所謂的紅移,。 這時候有人就可能疑惑了,明明光線紅移是確定發(fā)生的事實,,為什么對于光子本身來說不存在紅移,。我們接收到遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光,幾乎都出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象,。紅移難道不是光子本身發(fā)生變化才導(dǎo)致的嗎,? 其實這就是對狹義相對論典型的誤解造成的。這個問題類似于雙生子佯謬,。 我們都知道,,速度越快時間越慢,這個時間變慢是針對觀察者來說,,這里要注意的是,,這個觀察者是針對非自身的參考系。 對于雙胞胎來說,,一個留在地球上,,另一個乘坐宇宙飛船高速遠(yuǎn)離地球。而不管是留在地球上的弟弟,,還是乘坐飛船的哥哥,,他們都無法感受到自己的時間流逝有任何變化。而只有留在地球的弟弟觀測宇宙飛船中的哥哥時,,才發(fā)現(xiàn)哥哥的時間相對自己變慢,。各自的時間流逝快慢是通過對比才體現(xiàn)出來的。 這里面的時間變慢是真實發(fā)生的,,并不是視覺效果,。 現(xiàn)在很多人關(guān)于雙生子佯謬最大的疑惑是,,為什么乘坐飛船回來的哥哥會變得更年輕,而不是留在地球的弟弟,。 關(guān)于這個問題,,最常見的一種錯誤解釋是,因為乘坐飛船的人要回到地球,,會經(jīng)歷減速和加速的過程,,這種變速運(yùn)動就等同于加速度,而加速度在等效原理中又等同于引力場,,所以是引力場造成乘坐飛船的人的時間變慢了,。 這樣的解釋就強(qiáng)行將雙生子佯謬問題拓展到廣義相對論了,事實上,,廣義相對論的引力場造成時間膨脹在雙生子佯謬中的確發(fā)揮了作用,,但這并不是主因,主因還是在狹義相對論的框架內(nèi),。 如果只解釋“悖論”本身,,雙生子佯謬只需用閔可夫斯基空間就能解決,完全無需廣義相對論,。當(dāng)然如果涉及實際計算的過程,,肯定需要廣義相對論參與,畢竟涉及到變速問題,。 在閔可夫斯基幾何中,,縱坐標(biāo)為時間t,橫坐標(biāo)為空間x,,要注意這個x代表的三維空間,,視頻中的二維坐標(biāo)只是為了簡化表述。所以坐標(biāo)中的AB兩點代表的是時間和空間上的兩個事件,。而AB兩點的連線代表的并不是距離,而是AB兩個事件之間經(jīng)過的時間,,用字母E表示,。 如果AB的連線是直線,那就表示AB兩個事件之間以恒速進(jìn)行,,也就是同屬慣性系,。 但是這里要注意,由于閔可夫斯基空間采用的是相對論框架,,所以AB兩點的時間并不是絕對的,,而是相對的,所以B減A,,并不是AB兩個事件的時間差,。 而如果一個人站在a點不動,,僅隨著時間的流逝到達(dá)b點,那這時候B減A就是這個人靜止不動經(jīng)歷的時間差,。而如果涉及到太空旅行,,從a到b,涉及到的時間差,,就不能用勾股定理來計算,,這個時候x2+t2就不等于E2! 而正確的表述方式是E2=t2-x2,。 當(dāng)然很多人對這個公式看不懂,,首先單位對不上,另外這明顯違背勾股定理,。 而事實上,,時間t是相對的,是和空間密切關(guān)聯(lián)的,,并非二維坐標(biāo)表現(xiàn)的這樣,。公式只涉及定性分析。定量分析則需要考慮量綱問題,。 從這個方程中就可以看出,,如果一個人在空間上的旅行越長,那x的平方就越大,,經(jīng)歷的時間E也就越少,。 為什么會這樣呢,其實本質(zhì)還是由于光速不變導(dǎo)致的,。 光速等于經(jīng)歷的空間除以時間,。光速不變就意味著,在空間移動的越多,,時間只能通過膨脹,,來維持光速恒定,所以時間就會變慢,,相對于經(jīng)歷的時間就會變少,。 而對雙生子佯謬來說,留在地球上的人的閔可夫斯基幾何圖形是左邊,,而乘坐飛船的人的圖形是右邊,。所以乘坐飛船的人的空間旅行更長,時間也就變得更慢,。 在簡單的二維時空坐標(biāo)中,,可以輕易解決雙生子佯謬的問題,如果將其拓展到真實的四維時空中,,就可以表示廣義相對論的時空彎曲帶來的時間膨脹效應(yīng),。有質(zhì)量的天體會彎曲周圍的時空,,彎曲的結(jié)果就是引力效應(yīng)。 即便物體不運(yùn)動,,但處于彎曲時空坐標(biāo)內(nèi)的物體,,經(jīng)過的空間也會增加,E2變小,,從而導(dǎo)致時間變慢,。 事實上,不管是速度造成的時間膨脹,,還是引力場造成的時間膨脹,,本質(zhì)都是由于處于時空線的事物經(jīng)歷的空間變長,該事物完成一個周期,,比如新陳代謝的時間也會隨之改變,,所以對于更低速,更弱場的第三方觀測者來看,,他的時間就變慢了,。 要注意,對于時間膨脹的自身者來說,,他自身是無法察覺到任何時間上的改變,,也感受不到自身細(xì)胞新陳代謝變慢。因為他自身和所處的環(huán)境處于同一參考系,,相同的參考系,,時空規(guī)律是一樣的。 所以僅從相對論的角度來看,,時間是對變化事物的度量,。變化的快慢由速度和引力場決定。 而速度和引力場的本質(zhì)是時空線造成的,。 時間和空間因光速不變被捆綁成一體,,空間記錄了事物變化的程度,而時間記錄了事物變化程度的快慢,。 說到這里,,我相信很多人已經(jīng)茅塞頓開了,我們再從微觀和熵增的角度來看時間的本質(zhì)到底是什么,? 我們常常用熵增表述時間的不可逆,,這主要是因為一個熵系統(tǒng)內(nèi)包含無數(shù)個微觀粒子,,一旦開始計時,,系統(tǒng)內(nèi)的各個微觀都開始做無規(guī)則運(yùn)動(或許有規(guī)則,但無法精確預(yù)測),,對于單一微觀粒子來說,,時間或許沒有方向,,因為單一微觀粒子或許可以回到起初狀態(tài),但是整體的系統(tǒng)卻總是從有序到無序演變,,混亂程度只會越來越大,。所以時間貌似有了方向。 但事實上,,單一微觀粒子也無法回到上一秒的狀態(tài),。宇宙中沒有絕對孤立的系統(tǒng),任何微觀粒子都需在空間中運(yùn)動,,即便一個微觀粒子只是重復(fù)的做簡諧運(yùn)動,,那它所處的空間也在不斷膨脹,即使粒子的各種參數(shù)回到上一秒的狀態(tài),,那所處的空間也無法回到過去了,。 說一千道一萬,時間的本質(zhì)就是對變化的度量,,而變化沒有孤立系統(tǒng),,過去某一時刻的變化再也無法完全重現(xiàn)。 變化之間最小的間隔是普朗克時間,,任何事物在相鄰普朗克時間內(nèi)不可能絕對相同,,這種不同就造就了時間。 所以時間的語境就等效于變化,。兩者沒有任何區(qū)別,。 記錄變化需要一個度量衡,如今我們將銫-133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級之間躍遷相對應(yīng)輻射周期的9192631770倍所持續(xù)的時間定義為一秒,。 如果你執(zhí)意認(rèn)為時間不存在,,那要表達(dá)一個小時,那就得說銫-133輻射周期多少倍了,。 說時間不存在,,就如同說溫度不存在,基本作用力不存在一樣的道理,。 因為溫度的本質(zhì)是微觀粒子運(yùn)動的劇烈程度,,基本作用力的本質(zhì)是變速運(yùn)動現(xiàn)象。 這種名詞解釋我之前就討論過,,有人認(rèn)為力并不存在,,因為力是抽象的,而真實存在的是物質(zhì)的相互作用,。 對于這種觀點,,我必須重新解釋一遍,首先是先有相互作用,,我們?yōu)榱撕喕枋鲞@種相互作用的表達(dá)語境,,所以發(fā)明了一個詞,,也就是力。所以一說到力,,自然而然對應(yīng)物質(zhì)相互作用這種現(xiàn)象,。人們也不能無聊到發(fā)明一個空洞而毫無意義的名詞。引力,,電磁力,,弱力,強(qiáng)力這些詞本身就是某種相互作用的簡稱而已,。糾結(jié)這些只會陷入語境悖論之中,。 如果按照力并不存在的邏輯,那我可以說張三不存在,,因為張三的本質(zhì)是微觀粒子特定序列組合成的肉體,。這種序列的肉體是真實的,而張三并不存在,。 沒有變化就沒有時間,,時間就等同于變化,所以當(dāng)我們一說到時間,,自然而然的就是在說變化現(xiàn)象,,沒有脫離變化的時間,時間不僅僅是發(fā)明的一個名詞,,而是被賦予變化的內(nèi)核,。而變化有無數(shù)種,比如超新星爆發(fā),,日出日落,,潮汐潮落。為了統(tǒng)一簡化描述所有變化現(xiàn)象,,我們發(fā)明了時間一詞,,泛指各種變化現(xiàn)象。所以說,,時間不存在的觀點,,是無聊且乏味的。 |
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