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时间到底是什么?现代物理学者已经发现最据可能的答案

一、人类对时间的感觉及时间观念的起源

在我们的印象中,时间总是不断地流逝,万物在时间的流逝中变化着。

人们不知道时间是什么,他会具有什么样的性质,他是否会倒流, 从古至今,时间常令困惑,另人琢磨不透。

我们先来回顾下时间观念的起源:

斗转星移,日月交替,自然界总是在永不停息地带有一定规律的变化着。从原始人开始,他们根据日出日落的规律变化,萌发了最早的时间观念,他们将一次日出日落的变化跨度定为“一天”后来把“7天”定为一个星期……时间的意识便从此进入人类的大脑。

随着时代的发展,人类不断地去定义时间,用沙漏、用月球、或用地球的规律运动,在近代人们用1/86400个平均太阳日的长度对秒进行定义。到了现代,人们定义1s的长度为铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的辐射周期的9192631700倍。

不难看出,人们因为自然界物质的运动而感觉到有一种东西在流逝。驱使着万物的运动,之后人们便利用事物的一些规律变化来定义出这个东西的长度,并给了他们一个名字---时间。而在我们的日常生活中,便以手表、闹钟来代替了时间的变化。时间经过历史的融合深刻的印在人们的脑海中。

二、物理学中奇妙的时间及疑惑

时间讨论的热点仍是爆发在物理学领域,当牛顿的经典物理学被发现存在局限性时,随之诞生的便是著名的相对论。相对论分狭义相对论与广义相对论,在狭义相对论中,计算出一个惊人的结果:当你看到一个相对于你有运动的飞船,飞船上有一个时钟和人,你会发现这个飞船上的时钟会变慢,速度越快,飞船的时钟走的越慢,飞船上所有人与物的动作都似乎会变得像在走慢动作。如果飞船达到光速,那么,你会看到飞船上所有的东西和时间都静止了。这还不是最让人惊奇的,更惊奇的结论是:在飞船上的人看到的并不是他静止,而恰恰相反,飞船上的人看到的却是是不在飞船上的你的身边的闹钟越走越慢,最后达到光速时你的时间静止了。这看上去相互矛盾的东西却被相对论证实是真实会发生的。这样的结论在当时便引爆了争论,当然在当时的理论还存在稍微的局限性。相对论的作者,那就是著名的爱因斯坦再次对理论进行了拓宽,提出了广义相对论。广义相对论中给出的结论是:上面的飞船事件还是会发生,当在飞船外的你看飞船上的人时,你会看到飞船上的时间变慢,甚至静止。但在飞船上的人看你时,却看到你的时间变慢,甚至静止。但当飞船转了一圈停在你的面前的时候,飞船上的人和你会发现,在飞船外的世界已经是20年后的世界,而飞船上的人只过了10分钟,这便是“时间膨胀”。

三、不解与思考

广义相对论是1916年正式发表的,截止如今,已达百年。这百年里,无数学者前仆后继,试图证明相对论这样看似“荒谬”的结论是错误的,但终不得成功。相反,相对论却在各大领域展现其正确性与精确性,准确预言、解释了许多现象,并且在航天、通讯等各大领域中被应用。逐渐被人们接受,并尊为极具前瞻性的理论,远远领先了科技的发展。

此外,如果是有较强物理学基础的朋友知道,相对论除了在预言、验证及应用上,相对论取得巨大成功以外,相对论本身的理论推导是接近无限可击的。相对论建立在光速不变和相对性原理的基本假设上,剩余的所有结论便是通过数学理论体系推导出。如果想证明相对论的错误,就必须证明其两大假设或是数学体系的错误。而光速不变是实验发现的真实结论,相对性原理是普遍的物理现象,数学体系要是错了,那么人类一切的文明将倒塌。也正是这样强有力的基础,使得相对论长达百年的时间不断被挑战,却不曾被击败。

如此,相对论中计算出的时间这样的行为,便引发人们巨大的思考与探索兴趣,时间到底是什么。

四、众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处,时间竟是如此简单

相对论的计算结果,引爆了时间性质与本质的思考与争论,时间的背后到底是什么样的面纱能引发如此奇特的现象。在这长达百年的思索中,物理学者们突然间发现了一个答案:那便是时间根本不存在!!是的,你没看错,时间他根本不存在!

其实,时间不存在的观点早在很久以前就有科学家已经有提及。但是,当时的背景还没有相对论,当时的观点只是一些学者一时兴起所提的一种猜想。而在如今相对论的物理框架下,我们已经看到,时间存在着奇妙的现象。而在今天,时间不存在的观点的提出已经具有完全不同的意义,他需要解释“时间膨胀”现象。

五、时间怎么可能不存在?万物变化如何解释?“时间膨胀”又如何解释?

在这里,我们无法从理论角度去分析,仅能为大家做结论性的解释。先谈谈没有时间,万物为什么会变化?

在文字的第一部分我们就已经指明,时间的概念到底是怎么产生的,我们回过头来想。其实,一直没有什么证据告诉我们,万物需要一种叫时间的东西去驱动。万物的运动本身具有一定自发性,是被内部的能量所驱动。另外,万物有自发的运动方向,那便是自发的向混乱方向演变,既熵增大原理。万物的运动是靠能量和另一套自然规律所驱动的。而时间却是在最初我们因为万物运动而所产生的一种计量方法,久而久之,时间的概念深入人心,便形成了误导,以为是由时间驱动万物的变化。

举个例子,时间就像一本书上的页码,书每一页的内容便是万物在不一样的时刻的状态,书的翻动产生了内容的变化,也就是万物在运动,但是书的翻动并不是因为页码的变动才使书翻动。页码是人为标记上去用于记录不同内容的符号,书的翻动,便使页码随之变动。这里的页码就像是时间,页码是可以不存在的。所以,通过这个比喻,我们能更形象的理解,为什么时间是可以不存在的。

那么,时间不存在能解释相对论中“时间膨胀”现象吗?说实话,不完全能。但是,物理学中们却发现了一个更为惊讶的结论。时间不存在的观点,严格上推论后会与广义相对论相冲突,甚至到了,要么我对,要么你对的情况。其实,广义相对论在“时间膨胀”上的实验验证并不绝对充分。历史上对“时间膨胀”的验证主要有两个方面,一个是飞机携带原子钟,另一个是高速飞行的粒子的衰变时间(形象一些理解可以说是粒子的死亡时间);这两个实验的结论发现飞机携带的原子钟下机后比陆地上的要走慢了,高速飞行的粒子寿命时间要比低速粒子的寿命长。这是对相对论时间膨胀理论的支持,从时间不存在的角度去解释,便是物体在三维空间的的高速运动影响了其他粒子其他维度的运动,更确切来说是减慢了其他维度的运动。比如造成了他的衰变的减慢(寿命相对就延长了),其他维度的概念已延伸到了超弦理论的范围,大家只需要理解高速运动削减了粒子其他的运动或变化速度即可。

那时间不存在和相对论的矛盾点在哪里呢?在广义和狭义相对论看来,如果你在这个高速飞行的原子钟或者粒子上,你看到实验室的那个粒子发现的现象也会是时间膨胀,你并不会看到你的时间静止或变慢了,而是实验室的时间变慢或静止了,在你看来已经过了10分钟,实验室的时间才过了1分钟。而时间不存在的理论无法得出这样的结论,而只会是实验室的人看到自己过了10分钟,高速飞行的粒子上的时间只过了1分钟。如果你在高速飞行的粒子上,看到的还是自己时间过了1分钟,实验室的时间过了10分钟。

那么?相对论错了吗?是的,相对论存在局限性,但必须说实话,这个回答目前是不能真的敲定的,只是现在已经有越来越多的物理学家意识到这样的现象,已经有了初步的研究成果,但任需要更多的实验、理论及数据的支持,也已经有越来越多的人开始投入在这方面的研究及证明。

最后,简单提及大家可能都会想问的问题,相对论如果错,是哪里错了呢,答案便是两大假设中的相对性原理存在局限性,在这里不过多介绍。

物理学界有个小现象,每隔百年,变会发生一些大事,如今广义相对论提出已经102年了,又到了这个周期,是否真会想以前一样,发生一次重大变革呢?一同期待吧,时间不存在如果被证实了,那便又是会掀起一潮学术浪花。

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