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时间:宇宙唯一真正的流通货币!

“时间”是个大话题,历代哲学家科学家都对这个概念进行过不断思考,但是直到爱因斯坦的出现,“时间”这个概念才焕发出不一样的光彩,也正是他让人类以从未有过的视角思考着过去、现在和将来!

“时间”是什么?这对我们来说,是一个极为抽象的概念,因为我们只在事件发生的持续变化过程中、事件发生的先后顺序中看到乐时间的痕迹,比如物种的产生、发展和灭绝。但是我们又无法捕捉到“时间”的具体形象。我们只知道时间有很多特性,比如方向性,时间只直往前走不会倒退,时间是矢量;时间的相对均等性,地球上的你和我拥有的时间,并不会因为你比我有钱、有势,我俩拥有的时间就有差别,我们拥有的“一天”都是24小时。但是,不得不提,这种均等性是相对来说的,因为在相同时空结构和相对速度里时间才有均等性,对处于不同时空结构和不同相对速度的两个事物,时间是不具有均等性的。为什么不具有均等性?这是因为时间和世间万物一样,也会受到其他因素的影响,比如,质量和速度!

按照爱因斯坦在相对论中的描述:时间是不能和空间、物质二者分开解释的。当下意思就是,没有空间就时间没有意义,同理没有物质时间也没有意义。当然,没了空间,物质也是没有意义的。爱因斯坦认为时间与空间一起组成了我们现在的四维(长、宽、高、时间)时空,这个四维时空是构成了我们宇宙的基本结构。此外,在测量上,时间与空间并不是绝对的。在不同的相对速度或不同时空结构里进行的测量,会观察到时间流逝情况的不一样。影响时间流逝有两大因素,那就是质量和速度!

首先,我们先来了解一下质量对时间的影响。我们知道,每个不同质量的物体都会在其周围时空产生重力场,这些产生的重力场能够对时空结构进行扭曲。重力场因物体的质量的大小不一而强度,自然对周围时空结构的扭曲程度不一。言外之意,宇宙的时空分布并不像水面一样是平的,而是类似一个放了重物的织网,在重力的作用下而变得凹陷不平,这些重物就是宇宙中的那些天体。根据相对论中的数学推导,大质量物体(比如:黑洞)附近的时间流逝要比距离大质量物体较远地方的时间流逝慢。你可能会觉得这有点不可思议,但是质量对时间的影响其实已经不是秘密了,而且已经得到了证实和应用。例如,我们现在用的全球定位系统GPS。在GPS的研发和使用过程中,科学家们发现,他们的定位系统无论怎么进行系统修正都无法避免几公里的定位误差。这种误差并不是偶然存在的,是不能通过提高仪器精度来消灭的。开始科学家困惑不已,直到科学家们将爱因斯坦相对论中质量对时间的影响考虑其中,这种系统误差才得以避免。我们知道卫星距地球表面很远,根据万有引力定律,地球表面处的重力场要大于卫星现在所处轨道的重力场,在这两种不同重力场的影响下,地球表面处时间的流逝要比卫星所处轨道处时间的流逝要慢,虽然这种时间差别很小,是小数点后好几位,但是这种误差会在反馈的过程中会被大程度的放大,从而导致定位失准。

其次,除了质量能影响时间的流逝,速度也可以。根据爱因斯坦的狭义相对论,时间具有 “膨胀”效应:假设有两个观察者,一个观察者处于静止位置,一个观察者朝静止状态的观察者做相对运动,那么观察者就可以发现,做相对运动状态的观察者观察到的时钟时间流逝速度要比处于静止状态的观察者附近的时钟时间流逝速度要慢。当然,现实状态下的我们无法察觉这种差别,因为相对运动的速度太小,时间的流逝的差别几乎可以忽略。那么接下来问题出现了,怎么样的速度能够对时间产生明显的影响作用呢?于是科学家们想到了光,他们对光进行了一系列实验,他们让光以光速朝各个方向运动(相对运动、相离运动),但是他们发现光以光速的行进的过程中,时间并没有对它发生任何改变。这种现象一时困惑着大部分科学家,因为光以光速来行进时速度并没有对时间产生影响。这是不是就说相对论错了呢?当然不是!爱因斯坦认为,光速是宇宙中速度的极限,任何一种物体的运动速度都无法超越光速。根据爱因斯坦的公式推导,一旦物质的速度达到光速,时间就失去意义,时间也就不存在了。这就是速度对时间的影响!

关于这一点,我们知道速度达到光速之后时间便失去意义,那作为时间的另一个影响因素:质量,达到何种状态时时间也会失去意义呢?对于这个问题,其实现代物理学还是给了很好的答案的,但是我们必须先得想象一下,如果要达到对时间的这种影响程度,那就需要非常大的质量。一讲到大质量,我们就得讲到黑洞。我们对黑洞的了解一般是知道黑洞质量很大,黑洞会将周边所有能吸引进去的东西吞噬,甚至连光都无法逃脱。基于这种认识,我们就会十分好奇,黑洞的最里面是什么?为何有如此大的吸引力?当然,根据科学家的推测,我们现在知道,黑洞的最里面是一个奇点!那奇点又为何物?这就得从黑洞的形成说起。我们知道大质量恒星产生光和热的原因是因为恒星最内部产生核聚变,核聚变产生是因为恒星自身的强大万有引力(重力、巨大的重力)对恒星处于最内部的物质(原子)进行挤压所致。核聚变产生的同时释放出能量(光和热),当核聚变产生的爆炸(向外的力)和恒星自身坍塌的重力(向内的力)达到平衡时,恒星维持稳态,我们的太阳就处于这种状态。但是,这种稳态最终会因为核聚变的原材料消耗殆尽而进入下一个阶段,下一个阶段叫做超红巨星,因为核聚变不再发生,恒星的重力会将内部结构无限压缩,最终将内部原子结构挤压成一个以原子核为主要物质的天体,我们称之为中子星,同时这个过程释放出大量能量,同理,在这个过程中天体又可以存活一段时间,但是随着这段时间也花完了,天体的重力又会占据优势,又会继续对内部的物质进行压缩,如果天体的质量足够大的话,这种压缩就可以将物质压缩到空间为0的状态,也就是奇点,这个时候黑洞就形成了。如果一个物质的空间没有了,自然时间、物质都失去了意义,这就是质量对时间的终极影响。

英国科学家霍金对爱因斯坦的广义相对论中的爱因斯坦方程式进行了逆向计算和推导,最终得出结论:宇宙的时间是有一个起始点的,是由一场“大爆炸”开始的,这就是闻名世界的“宇宙大爆炸”理论。霍金在看法上其实是基本继承了爱因斯坦的观点。他同样认为,物质与时空并存,只要物质存在,时间便有意义。时间需要能量维持,没有能量的时间也是没有意义的。

人类有一个很好的愿望和憧憬,就是希望能够通过“时间旅行”回到过去,并希望在这个过程中改变人类历史。不得不说,这种思想在当下的电视剧,尤其是中国的穿越剧中经常出现,这是人们的一种期待,期待时美好的,但是,这种期待却是人们对爱因斯坦关于时间解释的误解和偏见。

对此,爱因斯坦是这么认为的:

1、“”时间倒流或回到过去,其实是建立在一个不存在的逻辑基础上的。”

2、“现在、过去和将来之间的差别只是一种错觉。”

第一点,解释来说,大致意思就是说,电视剧中关于“回到过去”的想法都是不切实际的,是不符合逻辑的,一方面时间只会朝一个方向流动这是确定无疑的,而回到过去更是违背自然规律的。按照霍金的解释,因为这违背了“时间悖论”,霍金假设人类能够回到过去,现在有一个人他通过时光隧道回到过去,这是他能够看到之前的自己,这时他朝之前的自己开枪把之前的自己打死,那问题就产生了,如果之前的自己已经死在过去了,那么怎么可能会有后来穿越时光隧道并开枪打死之前自己的事情呢?这显然在逻辑上是行不通的!

既然回到过去不切实际,那去往将来是否也不切实际呢?不是的,去往将来从理论上来说是行的通的。因为这个假定并不违背时间的方向性,试想你通过搭乘一个航天器来到黑洞边缘,然后绕着黑洞航行,我们知道黑洞周边的时间流逝速度要比地球上慢很多,假如你在黑洞周边航行了一小时,可能回到地球上已经过去了10多年。同理,如果你能够搭乘一种能够接近光速的航行器,快速行进,那么你在这个航行器上呆上1小时,回到地球时,地球也已经是从你搭乘航行器开始的10多年之后了。所以,通过时间旅行回到过去是行不通的,但是我们可以穿越到未来,这是完完全全可以的。

第二点,“现在、过去和将来之间的差别只是一种错觉”,这个论断的大致意思就是说,时间是个矢量,他有自己的方向性,虽然回到过去、时光倒流是行不通的,但是时间的流逝是一脉相承的,而且我们知道,物质在时间的过程中产生、发展、消亡,那是不是有可能时间作为一种计量单位和记录方式,类似“摄像机”一样,记录着宇宙中所有事件的发生、发展和消亡,而我们的宇宙发生的过去、现在和将来发生的所有一切其实早已发生,只不过在时间这台摄像机里,只不过这台摄像机一直在反反复复的放映着呢?什么意思呢?大致就是说,现在的你,你感觉无比真实存在的你,其实只不过是时间这台放映机在宇宙中的录像带中的镜像,你之前的人生、现在的人生和将来的人生其实都早已刻录在这台放映机的录像带中,只不过是在宇宙中简单和重复的放映而已!你可能会说,这完全是谬论,我下一刻要做的事情有无数种可能怎么可能只是错觉。这不是谬论,因为已经有科学家根据爱因斯坦的理论提出了“平行宇宙”这个概念,意思就是说,你的所有下一刻可能都被“平行宇宙”所包含,在这里我们看到两个“无限”,你下一刻的无限种可能,和平行宇宙的“无限”,显然你的“无限”要远远小于“平行宇宙”的无限,这就类似(但不是),数字1到数字2之间有无限个数字,比如1.11、1.2、……,但是你这种无限被包含在数字1到数字10之中,而且平行宇宙包含关系要比这种比喻夸张的多。

以上两点的观点不是我个人的,确确实实是爱因斯坦他老人家以及他的继承者们的看法,尤其是第二点,请记住,“现在、过去和将来之间的差别只是一种错觉”,当然上面的所有理论都没有被证实,大家也就当一种了解吧。我们人生在天地间,总是要知道自己为什么而来,为什么而去的,宇宙这个话题目前看来几乎无穷无尽,我们一起学习一起成长!欢迎订阅我的头条号,我们一起前行一起成长!

(完)

2016/5/22

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