我們都知道,宇宙萬物時刻都在運動,我們能清楚地分辨出哪些物體在運動,但如何判斷一個物體相對我們靜止呢?可以通過空間概念,也就是位置概念來確定。
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舉個例子,你拿著照相機,當我從A點走到B點時,你給我分別拍了兩張照片。憑借這兩張照片,你當然知道我是從A點走到B點的,但是對于其他人來講,他們并不知道我是從A點走到B點,還是從B點走到A點,因為從物理學角度來講,無論我是從A點還是B點出發的,都是正確的,都不違背大自然法則。
但是,經典物理學告訴我們,時間是絕對的,也是有方向的,這個方向就是永遠向前,就像一支射出去的箭一樣,只會朝前飛行,永遠不會回頭。
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經典物理學體系下的時間概念,很符合我們的日常生活認知,讓我們的心里很舒服,畢竟時間的絕對性符合我們的日常經驗,因為我們也會認定時間就是絕對的,就是有先后順序的,我們也堅信只能去回憶過去的時間,感受現在的時間,絕對不可能看到或者感受未來的時間。
但是經典物理學并沒有告訴我們為什么時間只有一個“順時針”方向,為什么時間不能“逆時針”?
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單純從經典物理框架來講,時間箭頭應該有兩個方向,而且這兩個方向也應該是對稱的,這種對稱性合情合理,但在現實中我們很難有這樣的感覺。
能夠看出,在相當長的時間里,人們對時間的描述其實是很模糊的,抽象的,并沒有具體描述時間到底是什么。
19世紀中葉,人們對時間的描述和方向認知有了重大進展。克勞修斯提出了著名的熱力學第二定律,讓我們對時間概念有了全新的認知。
熱力學第二定律認為,在一個孤立的系統里,系統的混亂程度只會增加,一直到最大的混亂程度。這其實就是熵增定律,而熵代表的就是混亂程度。
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也就是說,如果我們的宇宙是一個孤立的系統,一定會自發地朝著混亂的程度演化,不可能朝著有序的方向。
這種現象在我們日常生活中是很常見的,萬物總是趨于混亂,比如說一面鏡子打碎之后,不可能自發地修復,只會越來越無序混亂。
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打一個更通俗的比方。你的房間如果長時間不收拾,一定會自發地朝著無序混亂的方向發展,不可能變得越來越整潔。當然,你可以打掃房間,讓其變得有序整潔,看起來是熵減的表現,其實你在打掃房間的過程中一定會制造更大的無序,因為這個過程你一定會釋放能量,對周圍環境造成更大的無序。
也就是說,我們可以在某個局部,某個時間段創造出熵減有序的環境,但改變不了宇宙整體走向混亂無序的大趨勢。
而宇宙自發地走向熵增,體現出來的就是時間箭頭無情地走向未來,不可能回到過去,也再次表明了時間只能有一個方向!
但時間真的是絕對的嗎?時間真的不可逆嗎?
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首先,時間的絕對性早就被否定了,早早一百多年前,愛因斯坦提出了著名的狹義相對論,就告訴了我們一個全新的時空觀,相對時空觀,認為時間和空間都是相對的,每個人經歷的時間其實都是不一樣的,速度和引力都會對時間流逝速度造成影響。
具體來講,你經歷的一秒與我經歷的一秒肯定是不同的,只不過由于我們都在地球上,經歷的速度和引力幾乎相同,我們根本不可能感受到微小的時間差異。
但如果你以亞光速飛行離開地球,或者在黑洞附近逗留一會,比如說一小時之后返回地球,你會發現地球時間可能過去了幾十年甚至更長時間,你會發現自己回到了地球的未來。
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雖然時間是相對的,但這種相對性只有相對的兩個人處在同一參照系才有意義。雖然速度和引力會讓時間變慢,但高速飛行的你如果永遠不返回地球,你的時間無論變得有多慢,對于我來講都沒有意義。
也就是說,每個人都只需要為自己的“本征時間”負責,何為“本征時間”?說白了就是每個人裝在自己口袋里的鐘表顯示的時間!
或許幾千光年外的黑洞附近生活著外星人,黑洞強大的引力讓外星人的時間變得很難,他們的一年相當于地球的一千年,但只要人類與外星人從不相遇,人類與外星人的時間對比就毫無意義。
外星人的時間只是相對人類時間變慢了,但他們自身完全感受不到時間變慢,比如說外星人本來能活100年,并不會因為時間變慢而活得更長。
同樣的道理,你以亞光速飛行,也不會因為時間變慢而活得更長,該活80年還是活年,在你眼里,你口袋里鐘表的時間仍舊會像地球上的鐘表一樣行走。
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還有一個問題,時間真的是不可逆的嗎?
我們的固有認知里,時間的確是不可逆的,只有一個方向,也因為如此我們生活在一個因果世界里,因果是有先后順序的。
舉個例子,我打你一耳光,你才會感覺到臉疼。不可能出現“你先感覺到臉疼,然后我才打你一耳光”的情況!這就是因果律。
但是這種在我們看來固若金湯的因果律,在微觀世界也被打破了,著名的雙縫干涉實驗早就表明了這一點。
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雙縫干涉實驗有很多版本,在著名的“量子延遲擦除實驗”里,有兩束光先后到達接收屏,實驗表明,后到達接收屏的那束光,會影響到先到達接收屏的那束光的結果,這意味著后到達的光“提前”知道了結果,根據結果做出選擇,反過來影響之前的那束光。
顯然,在這個過程中,因果順序完全被打破了。
而在19世紀末,物理學家龐加萊提出了顛覆我們傳統認知的“龐加萊回歸”:任何粒子在經過漫長時間過后,一定會回到無限接近初始位置的位置!
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宇宙萬物都有是微觀粒子構成的,所以,更深層的含義是,萬物經歷無比漫長的時間之后,一定會回到初始狀態。說白了,只要時間足夠漫長,宇宙大爆炸就可以再次上演。
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只不過所需要的時間是我們無法想象的!
不要以為“龐加萊回歸”只是猜想,實際上科學家已經證實了。2018年科研人員在一套多粒子量子系統中,證實了“龐加萊回歸”確實存在。
龐加萊回歸,是否意味著時間是可逆的呢?在經歷無比漫長的時間之后,時間總會回到最初的開始!
總結
看似簡單的時間概念,沒想到竟然隱藏著如此深刻奧秘,可以預見的是,隨著人們對時間探索的不斷深入,一定會發現更多奧秘。很多科學發現就是這樣,在一些平淡無奇,在一些我們再熟悉不過的環境里,其實隱藏著很多宇宙奧秘,甚至是宇宙終極之謎!就看你有沒有一顆好奇心和善于發現的眼睛了!
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