在 20 上半年个世纪，物理学的一个全新的理论——量子力学发展了起来，目前已经取代了我们所知道的经典物理学和相对论，这两者曾是现代物理学的核心架构。量子理论或量子力学现在被认为是宇宙中，特别是在亚原子尺度上最正确和准确的模型，尽管对于宏观物体，经典的牛顿力学和相对论物理学还能发挥作用。
理解相对论的概念和预测通常被认为是困难和反直觉的，相比之下量子力学的许多基本原理和含义可能看起来更加诡异，但量子力学的很多假设和理论已被反复证明是真实的，它现在是有史以来最严格测试的物理模型之一。
理解量子力学中的时间概念，先要从什么是量子开始说起。
量子
量子力学认为宇宙中的所有物质和能量是量子化的，即它们由离散的不可分割的包或量子组成。例如，围绕原子轨道运行的电子在特定的固定轨道中被发现，并且当它们的能级发生变化时不会从原子核更近或更远地滑动，而是从一个离散的量子态跳到另一个。即使是光，我们知道它是一种电磁波，也是由光子的量子或粒子组成，因此光同时具有波和粒子的性质，有时它表现得像波浪，有时候它表现得像一个粒子（波粒二象性）。
那么，一个显而易见的问题是：时间可以被划分为离散量子吗？根据量子力学，答案似乎是「不能」，时间似乎是平滑和连续的。已经使用复杂的计时设备和脉动激光束进行了测试，以观察在非常小的一秒钟内（低至飞秒，或10-15秒）发生的化学变化，并且在该水平时间确实看起来是光滑和连续的 。但是，如果时间实际上是量化的，那么它可能处于普朗克时间的水平（大约10-43 秒），根据理论物理学的最小可能时间长度，可能永远超出我们的实际测量能力。
值得注意的是，我们目前对物理学的了解仍然不完整，并且根据一些将量子力学和引力结合成单一的「万物理论」的理论，时间实际上可以量化的可能性。已经提出了用于所提出的离散量子时间的假设时间单位 ，尽管尚不清楚时间应该是多长。
波函数
哥本哈根解释
量子理论的主要原则之一是粒子的位置由波函数描述，它提供了在任意数量的不同位置或叠加中找到粒子的概率。只有当观察到粒子并且波函数崩溃时，粒子才能最终位于一个特定的位置或另一个位置。因此，在量子理论中，与经典物理学不同，我们看到的和实际存在的东西之间存在差异。实际上，观察行为会影响到被观察到的粒子。
量子理论的另一个方面是不确定性原理，它表示某些变量对的值（例如粒子的位置及其速度或动量）不能完全准确地知道，因此一个变量越精确，另一个就越模糊。正是其他人才能知道。这反映在量子力学的概率方法中，这对于经典物理学的确定性和特定性质来说是非常陌生的。
量子力学的这种观点有时被称为哥本哈根对量子力学的解释。因为波函数的崩溃无法撤消，并且因为与波函数中包含的粒子的初始可能位置相关的所有信息在观察和折叠时基本上都会丢失，所以该过程被认为是时间不可逆转的，它对所谓的「时间之箭」有影响，这是我们在日常生活中观察到的单向时间方向。
一些量子物理学家已经发展出一种理论，即时间实际上是一种由称为纠缠的奇怪量子概念产生的新兴现象，其中不同的量子粒子有效地共享存在，即使物理上是分开的，所以每个粒子的量子态只能相对于其他纠缠粒子来描述。该理论甚至声称最近有实验证据，实验证明观察者在与另一个粒子纠缠之前没有发现量子粒子的任何变化。
平行世界
平行世界的解释
然而，上面提到的哥本哈根对量子力学的解释并不是观察它的唯一方法。由于哥本哈根解释明显失败以处理诸如观察之类的问题，以及微观量子世界与宏观经典世界之间的界限是什么感到沮丧，因此提出了其他替代观点。其中一个主要的选择是平行世界的解释，在20世纪50年代末首次提出。
根据平行世界的观点，在观察之前和之后，粒子或系统之间没有区别，也没有单独的演化方式。事实上，观察者本身就是一个量子系统，它与其他量子系统相互作用，例如，不同的可能版本看到粒子或物体处于不同的位置。这些不同的版本同时存在于不同的替代或并行宇宙中。因此，每当量子系统彼此相互作用时，波函数不会崩溃，但实际上会分裂成现实的替代版本，所有这些都是同样真实的。
这种观点的优点是可以保留波函数的所有信息，这样每个宇宙都是完全确定的，并且波函数可以向前和向后演化。因此，在这种解释下，量子力学并不是时间之箭的根本原因。
量子引力
量子引力
量子引力或量子引力理论指的是将宇宙物理学的两个最佳模型量子力学和广义相对论组合成一个可行的整体的各种尝试。它看起来根据量子力学的原理来描述引力，并代表了物理学圣杯的一个重要步骤，即所谓的「万物理论」。量子理论和相对论虽然在大多数方面幸福地共存，但在黑洞和大爆炸本身的不可接受的事件中似乎是根本不相容的，并且许多人相信这两种理论的某些综合对于获得真正处理时间本身的基本性质。
多年来已经提出了许多不同的量子引力之谜方法，从弦理论和超弦理论到 M-理论 和 brane 理论，超重力，环量子引力等。这是现代物理学的前沿，如果一个突破将会发生，它可能像 1905 年的相对论一样具有革命性和范式破坏性，并且可能彻底改变我们对时间的理解。
任何量子引力理论都必须处理量子理论与相对论的内在不相容性，其中最重要的是所谓的「时间问题」，时间被认为在量子力学和广义相对论中具有不同的含义。这可能是最好的例子他们统一相对论和量子力学的尝试导致时间基本上完全从他们的方程中消失，这表明时间根本不存在，并且在最基本的层面上，宇宙是永恒的。，一些人得出结论，时间是物理学中的一种虚构变量，我们可能会混淆不同物理变量的测量与我们称之为时间的事物的实际存在。
虚时间
虚时间
在寻求将量子场理论与统计力学联系起来的同时，理论物理学家斯蒂芬霍金引入了一个他称之为虚时间的概念。虽然相当难以想象，但虚的时间在虚幻或虚构的意义上并不是虚构的。相反，它与正常物理时间具有类似的关系，就像虚数量表对复平面中的实数一样，并且可能最好被描绘为垂直于常规时间的轴。它提供了一种查看时间维度的方法，就好像它是一个空间维度，因此可以沿着它向前和向后移动，就像一个人可以在空间中左右或上下移动一样。
尽管它具有相当抽象和反直觉的特性，但虚构时间的有用性在于它能够在数学上帮助平滑宇宙模型中的引力奇点。通常，奇点（如黑洞中心的那些，或大爆炸本身）对物理学家来说是一个问题，因为它们是已知物理定律不适用的区域。然而，当在想象时间内可视化时，奇点被移除，并且宇宙大爆炸的功能与时空中的任何其他点一样。
然而，这个概念在现实世界中所代表的究竟是什么，是未知的，而且目前它仍然只是一个潜在有用的理论构造。
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