你是否曾想过宇宙之外正在发生什么？我们是否真正理解了世界上一切事物的本质？宇宙和行星是最古老和最遥远的概念，隐藏了一切的本质，并决定了人类的道路。
宇宙、黑洞、星系和恒星都在一个时空坐标系统内进行检查，但时间和空间是什么？我们将揭示一个颠覆你所有逻辑秩序的伟大秘密，人类探索宇宙的历史即将翻开新的一页。
凭借詹姆斯·韦伯太空望远镜的突破性发现，时间确实并不存在。系好安全带，和我们一起踏上解答宇宙奥秘最令人困惑的问题的旅程，您可以点个关注，点个分享，顺便再点个赞。在阿尔伯特·爱因斯坦时代之前，古典物理学是基于艾萨克·牛顿的经典力学而得以维持的，那时人们认为宇宙的运动和行星的轨道受到了引力的影响。
然而，当物体的速度接近光速，或者在诸如黑洞附近的极端强烈条件下，牛顿的经典力学已无法提供准确的预测。就在那时，阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论诞生了。当阿尔伯特·爱因斯坦引入了引力波的概念，并定义了宇宙中的神秘物体，例如黑洞，三分之二的科学界认为他在撒谎。今天，得益于詹姆斯·韦伯和哈勃望远镜，我们知道爱因斯坦的预测完全准确。詹姆斯·韦伯太空望远镜已成为第一台能够观察到大爆炸后几亿年的物体的红外太空望远镜，这是哈勃望远镜所无法企及的成就。
科学家们对jwst能够帮助解决暗时代问题充满了希望，这是从大爆炸到第一颗恒星出现的宇宙演化过程中的空白。在这一过程中，通过巨大的努力，韦伯提供了证据，证明时间在宇宙中并不真实存在。虽然已有大量证据支持大爆炸理论，但詹姆斯·韦伯的发现使物理学家们对这一假设的准确性产生了怀疑。红外数据的最新证据揭示了大爆炸边缘的数百个年轻的大质量星系，NASA甚至发现了连接在丝状结构中的超过10个星系的最古老的宇宙网。
究竟发生了什么，我们将不得不重新审视宇宙形成的138亿年过程，以寻找这些问题的答案。现在，时间概念的历史，亚里士多德是第一个提出“时间是什么”的人，他是古希腊时期的著名科学家和哲学家。在他的《物理学》一书中，他提出了西方思想史上关于时间的最早的古典观点，简单地说，时间就是变化的度量。例如，如果有人早上出去，两小时后回家，这两个小时就是从出门到回家之间变化的度量。
在这一点上，人们可能会问，根据亚里士多德的理论，如果一切都保持静止，没有任何运动或变化，时间是否会停止？是否会停止存在？如果亚里士多德能听到你的问题，他会大声地说“是的”。但是人们又会问，为什么当我们晚上关掉所有的灯，躺在床上准备睡觉时，我们还是能感知到时间在流逝？亚里士多德也对此深思熟虑，他在他的《物理学》一书中写道，如果我们周围一片漆黑，我们的身体几乎感觉不到任何东西，但我们的思维中的思想在变化，我们仍然感觉到时间在流逝。
换句话说，即使一切外在看起来都是静止的，变化正在我们的思想中发生，情感也是一种运动的形式。如果一切都没有任何运动，那么就不会有时间，因为时间只是运动的记录。听到这一点，人们可能会觉得亚里士多德的思维方式与现代对时间的观点相比相当奇特。事实上，我们在学校里经常被教授牛顿对时间的观点。
牛顿认为时间是一个绝对的概念，独立于任何变化或运动。根据牛顿，时间均匀地流动，不能被改变，成为我们每天使用的时钟和日历系统的基础。牛顿是现代自然科学的奠基人之一，被誉为现代科学之父。他相信绝对时间的存在，这一时间在世界中均匀流动，独立于物体及其变化。即使所有物体都静止不动，我们的思维活动停止，时间仍会不受影响地流逝。在牛顿的物理方程中，字母T代表时间。他认为时间T是独立的实体，与物体分开，均匀地、线性地流动。数个世纪以来，现代物理学的发展都是基于牛顿的模型，科学家们使用各种物理公式来描述世界，所有这些公式都演变出了时间元素T。尽管许多人自然地将时间视为独立和均匀的，但它并不总是人类的直观概念，并且一直是历史上哲学辩论的主题。大部分哲学家甚至并不完全同意牛顿的观点。
著名的德国数学家和哲学家莱布尼茨强烈反对牛顿对时间的观点。据说，为了展示他与牛顿关于绝对时间观念的不同意，他将名字中的字母t去掉，因此他的名字后来成为了莱布尼茨。亚里士多德和牛顿关于时间的观点的差异导致了物理学和哲学关于时间的新理论和观点的发展。爱因斯坦也提出了他对时间的看法，使我们意识到时间与空间有着复杂的关系，共同构成了时空。
关于时间的各种观点使得这一领域在科学和哲学研究中变得迷人和复杂。时空，爱因斯坦的广义相对论真正开辟了宇宙的全新视野，与人类的困惑形成鲜明对比，宇宙是一个神秘的实体，难以理解，它缺乏时间的概念。几千年来，人们创造了各种定义来解释生活中的许多事物，但这并不意味着我们全面理解了这些现象。在广义相对论出现之前，时间仅仅是时间。这意味着宇宙中的所有活动和事件都被放置在三维永恒的参考框架中。这就是为什么科学家反对广义相对论无法解释黑洞特性的观点。
回到1893年，赫尔曼·明科夫斯基是一位杰出的德国数学家，成功地设计并应用了使用几何计算解决代数方程的方法。然而，大多数人可能记住他的是他进一步发展了他的学生提出的理论的方式。令人惊讶的是，他的学生竟然是阿尔伯特·爱因斯坦本人。凭借他富有想象力的思维方式，明科夫斯基用几何图重新构想了爱因斯坦的时空概念，为我们提供了对爱因斯坦试图呈现给世界的四维空间更清晰、更简单甚至更深刻的理解。
现在，为了掌握时空的概念，请想象一束从宇宙中的某点发出的光，我们称之为事件A。由于光在各个方向传播，它将被表示为一个圆。然而，因为光粒子也通过时间移动，所以我们在这个模型中看到的将是一个圆锥形。这就是明科夫斯基基于爱因斯坦的相对论理论所表示的时空瓶。它看起来是否非常类似于光锥理论呢？确切地说，光锥就是明科夫斯基模型的简化表达。相对论告诉我们，这个宇宙没有绝对时间，或更准确地说，时间概念并不存在。这意味着宇宙没有通用时钟。地球上的一小时并不等于火星上的一小时，反之亦然。
因此，时间只是相对的，或者更准确地说，时间相对于移动物体。每个移动物体都经历其时间框架，并按顺序发生事件。在宇宙中移动的不同物体将会以截然不同的顺序感知彼此发生的事件。因为光是整个宇宙中的最快速度，所以明科夫斯基图上的光路可以被视为一切的极限。这意味着任何移动速度慢于光的东西都将位于光锥内。移动速度快于光速的物体将位于光锥外。
然而，正如我们刚刚提到的，没有任何物体可以移动得比光速更快，所以我们所能产生的任何运动都将位于这个光锥内。但是，如果我们可以在这个图表上添加一个与时间轴相反的向量，并创建一艘能够超过光速的宇宙飞船，我们是否可以穿越时间？目前，还没有确凿证据表明时间旅行是可能的，然而，我们在地球上记录到了一些与平行宇宙有关的神秘事件，如1954年在日本东京羽田机场出现的一名声称来自一个名为托拉德的不存在于地球上的国家的奇怪男子。时间旅行的理论已被许多科学家深入研究。
1949年，数学家库尔特·哥德尔提出了一个关于旋转宇宙的现代公式，他使用了阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论作为基础，以此向他在普林斯顿的朋友和邻居伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦致敬。然而，这一学术致敬却因哥德尔使用旋转宇宙的例子证明爱因斯坦的广义相对论不完整而发生了不同的转折。基于旋转，数学家的宇宙只包含一个组成部分，即一个负的宇宙常数。
反作用离心力，使宇宙保持静态状态。旋转的宇宙极其难以想象，但它与在膨胀的宇宙中，所有物体都认为自己是膨胀的中心的想法并无太大不同。随着它们远离任何其他观察者，宇宙膨胀的速度似乎增加了，这种膨胀不仅涉及物质的旋转，还涉及时空本身的旋转。这意味着光会受到时空曲率的束缚，经历一些奇特的旅程。从观察者位置发出的光束会在被拉入时空旋转时弯曲，最终导致光回到初始位置，返回原观察者。这意味着在旋转的宇宙中，可以观测到的距离是有限的，超过那个限度，观察者只能看到自己过去的重复形象。
这个特殊的定律不仅适用于光，还适用于其他物体。如果一名宇航员从火箭发射并穿越旋转的宇宙，他们也会被拉入旋转，使他们返回起始点，甚至在他们自己出发之前。简单来说，旋转的宇宙创建了一个时间循环，其中宇航员的未来变成了他们的过去，从而有效地允许人类回到过去。这就是哥德尔用来反对爱因斯坦广义相对论的理论，因为它暗示时间旅行是不可能的。因此，哥德尔认为爱因斯坦的理论是不完整的。然而，遗憾的是，这些理论仍然是理论，没有得到任何具体的实证证据支持。天文学家已将这一实验应用于观测遥远的星系甚至宇宙微波背景辐射，即宇宙仅有380,000年历史时的剩余光线。
人类对宇宙的了解仍然不足以得出其旋转的结论，这进一步增加了寻找时间旅行方法的渴望。自1949年以来，物理学家已经提出了不同的方式来通过广义相对论实现时间旅行，例如虫洞和超越光速的阿尔库比尔驱动器，以及围绕无限长圆柱的特殊路径。然而，所有这些都依赖于某种挑战我们对宇宙如何运作的理解的奇异物理现象。时间的幻觉是什么，什么是真实的？
回到今天的主要问题，时间是引发许多争论的话题。它感觉真实，始终存在，不断前进。时间像河流一样流动，永远在移动。时间有方向，不断进展。时间有序，一件事接着另一件事发生。时间有持续性，事件之间有可测量的间隔。时间有特权，只有现在真实存在。时间似乎是所有事件发生的共同基础，允许序列化和持续时间的测量。提出的问题是，这些特征是否是物质世界的真实现实，还是仅仅是人类心理构造的框架？时间可能不像时间，这种无缝的统一没有部分，是所有展开发生的永恒舞台。
历史上最伟大的物理学家爱因斯坦说，时间并不是绝对的，它的现实取决于观察者。一些科学家和哲学家持有这种观点，认为时间甚至可能并不存在，只是一种幻觉。将你的手放在热灶上一分钟，它看起来像一个小时；和一个漂亮的女孩坐一小时，它看起来像一分钟。阿尔伯特·爱因斯坦。如果时间不是真实的，那么宇宙中的任何事物都不会有开始或结束。那么一切是否会同时发生？时间以某种方式存在，还是仅仅是我们创造的概念？时间的本质确实仍然是一个迷人和备受争议的话题，各种理论和观点试图揭示其奥秘。我们所认为的时间本质上是一种线性体验，事件一个接一个地展开。
几个世纪以来，人们一直相信，从过去到未来的时间流动在宇宙中是恒定的，因此宇宙有一个单一的机械时钟。然而，在1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，与牛顿、伽利略、哥白尼等伟大科学家关于时间所确立的先前趋势背道而驰。狭义相对论的理论是，过去和现在不能被视为绝对的，因为时间取决于你的参考框架，意味着它取决于你移动的速度。当你接近光速时，你的时间会变慢或扩展。这已经通过在大型喷气飞机上安装极其精确的原子时钟的哈费尔-基顿实验得到证实。即使是放射性原子，在运动中的时间也比静止原子的时间更慢。爱因斯坦认为时间和空间是相互联系的，形成了一个叫做时空的单一实体。宇宙中的一切都嵌入在这个时空结构之中。它是光滑的，连续的，可以通过物质或能量弯曲。太阳的巨大能量在时空中创造了一个凹陷，导致包括地球在内的周围行星在其附近移动。这正是引力吸引的根本原因。
从生物学层面到宇宙层面，时间似乎与我们的感官所暗示的不同。在时空中，过去、现在和未来之间的区别是一种幻觉。没有固定的时刻叫做现在。我的现在可能与你的现在不同，因为相对论告诉我们没有绝对的现在。听起来很混乱，对吗？有一句幽默的说法，世界上只有三个人真正理解广义相对论的理论。
在现代物理的冲突中，科学家之间的激烈辩论始于量子力学的出现。在物理学取得重大突破后，我们开始了解世界是如何在电子和其他微小粒子的层面上运作的。现代物理学的最伟大努力之一是制定一个宏观统一理论，例如量子引力，将爱因斯坦的广义相对论与量子力学结合在一起。这就是危机出现的地方，因为在广义相对论中，时间是动态的，而在量子力学中则是静态的。物理学的两个基本理论都暗示时间存在，但它们彼此也有矛盾。在20世纪末，科学家提出了新的量子引力方法，其中环量子引力作为以前不可检测的弦理论的最可靠替代品出现。
令人惊讶的是，环量子引力或许多其他最新理论中都不存在时间，因此我们仍需要继续探索宇宙是如何真正运作的。事实上，越来越多的科学家正在挑战长期以来关于时间是宇宙的基本方面的观念。许多物理学家，如卡洛·拉维利，认为时间是一种幻觉，我们对时间流动的感知并不能使其成为具体现实。如果这些理论被证明是正确的，让我们希望我们的挂钟不会像萨尔瓦多·达利的著名画作中那样融化。
我们目前对时间的理解可能会发生重大范式转变，导致对宇宙结构的更深刻和复杂的理解。关于这个话题的宇宙块争议提出了一种非常有趣的假设，基于爱因斯坦的相对论理论。2015年，麻省理工学院的哲学家布拉德福德·斯考提出了块宇宙理论。这一理论认为，因为根据爱因斯坦的时空理论，时间和空间是不可分割的，因为它们都是一维时间和三维空间，组成了四维宇宙的一部分，宇宙内的一切都同时存在于时间和空间的坐标中。
从本质上讲，块宇宙理论将整个时空视为静态且不变的块，其中所有的事件和时刻在过去、现在和未来都同样真实和存在。这一概念挑战了时间作为线性流动的传统看法，并提出了关于时间本质和我们对其体验的有趣问题。块宇宙完全是静态的，并存在于四维时空之内。没有流动的时间或恒星的运动，世界是沿时间轴的静态实体。每一个时间点对应于那一刻空间的三维快照。整个块宇宙由无数这样的三维快照构成。
如果我们可以走出去并观察宇宙，就像看电影一样，我们可以选择任何时刻看看那个特定时间发生了什么。用看电影的术语来说，每个人都知道按下播放按钮后，电影将按时间顺序继续播放。同样，在块宇宙的理论中，必须有类似播放按钮的东西，使我们感觉时间的流动是不可改变的。麻省理工学院的物理学家和哲学家马克斯·泰格马克和英国物理学家朱利安·巴伯认为，这个开关是我们的大脑，时间的流动是我们大脑创造的幻觉。
我们大脑的神经结构存储了过去的记忆，但它不知道将来会发生什么，因此我们的记忆构建了时间从过去流向现在然后流向未来的概念。如果宇宙真的是这样，我们如何摆脱幻觉，看到过去、现在和未来呢？当前的科学水平无法实现这一点，那么有没有人能做到呢？时间膨胀是什么？暂时抛开这个问题，我们还有另一个问题要处理。现在是时间膨胀的时候了。这也是20世纪关于时间的辩论的火花。
1905年的狭义相对论教我们，时间是速度的函数。我们称这种现象为速度时间膨胀，它已经得到了超出任何怀疑的验证。任何相对于不加速的人加速的人都会经历时间删除，也称为时间流动的不同，这适用于任何速度，无论是公园漫步还是宇宙飞船呼啸而过。挥动你的手，它的时间就会比你的肩膀稍微慢一些，你的循环血细胞比你的静止心脏老化得慢一些。
等等，一切都是相对的，流行媒体经常提到，这种现象只在接近光速时才发生，这是错误的。当然，接近光速时，这种差异更加明显，但这种效应在任何速度下都会出现。如果您以光速移动，您的时间会减慢到完全停止。当然，爱因斯坦也告诉我们，我们永远无法达到这个速度，但如果我们能够做到，我们的时间将停止，这意味着我们可以瞬间从我们的视角出发到达宇宙的任何地方。如果时间不流逝，您将不会经历除了旅程的开始和结束之外的任何事情。
但看看我们的GPS卫星，它们比地球上的时钟快38微秒。但事实是，根据引力时间膨胀，它们应该快45微秒，因为它们离地球的引力力场要远得多。那么为什么是38微秒呢？速度时间膨胀告诉我们，卫星的内部时间应该因为它们相对于我们的速度更快而减慢，应该准确地减慢7微秒。换句话说，这两种时间膨胀现象共同解释了GPS卫星上的时钟为什么快45微秒减7微秒等于38微秒。为了使用它们，我们需要弥补这种时间流动的差异，否则GPS系统将完全无用。这就引出了一个问题，没有理解，花哨的词汇和假设就毫无价值。
在开始解释“如何”之前，你需要知道两件事。光速始终是恒定的，无论你如何接近它。如果你向光束奔跑，它相对于你的速度不会增加，仍然是每秒三十万公里。如果你和光束一起跑，它相对于你的速度不会减小，仍然是每秒三十万公里。不像其他速度，光速是不变的，而不是相对现象。最高能量光子和观测到的最低能量光子的速度始终完全相同。光速对所有观察者都相同被称为麦克斯韦方程，这意味着如果某些情况下似乎指示光速会变化，解释可能在别处。你可以在这里阅读更多关于光速的信息。这个科学公理或定律对于理解时间膨胀是如何发生的至关重要。
一个参考系中的任何测量都取决于另一个相对参考系。考虑两个参考系，如果它们一起移动，它们之间就没有测量到的时间膨胀，它们各自体验的时间是相同的，它们处于同一参考系中。如果它们以不同的速度移动，那么它们之间就有测量到的时间膨胀，移动得更快的那个体验时间较慢，这种情况下，它们处于不同的参考系中。这意味着时间膨胀是相对速度或相对引力的函数，因此相对论。相对论理论与这个参考系有关。如果没有相对参考系，就没有相对测量，所以要测量这个效应，你必须始终有相对参考系，两个观点。这个效应在一个单一的高速参考系内部仍然是事实，但要测量它或意识到它发生，你需要一个外部参考点。无论你移动得多快或多慢，你，作为移动者，永远不会体验到任何差异。只有当你将它与另一个参考系相比时，这种相对差异才变得明显。
速度如何影响时间？我将从速度时间膨胀开始。看看这个插图，看看盒子和虚线。插图的左侧和右侧是同一个盒子。第一个盒子是静止的，与我们一起站在地面上。第二个盒子（以三个盒子的形式描绘）是相对于我们移动的同一个盒子。这就是为什么它看起来像三个的原因。虚线在固定距离L处上下移动。移动盒子，对于与之一起移动的人来说，虚线仍然只会在L的固定距离上下移动。然而，当你从外面看着移动的盒子时，你可以看到这些虚线现在更长了，它们比静止时的长度要长。因此，我们必须得出结论，仅仅通过移动这个盒子，虚线或灰线在上面的GIF中跨越的距离比静止时要长。
然而，如果你与盒子一起移动，它们仍然只会移动L的距离。所以，它取决于你从哪里看。和盒子一起移动，虚线不会改变，你和它在一起。左边的盒子站在移动的盒子外面，虚线变得膨胀，更长，当你站在外面看着它移动时。换句话说，移动使虚线对于外部观察者变得更长，然而对于内部观察者却没有区别。这条虚线代表时间，它是一束光。这条虚线或光束的长度不同可以用两件事来解释：光的速度根据你在哪里观察它而变化（在移动的盒子内部还是移动的盒子外部），或者时间在移动时打点不同。由于真空中光的速度对所有观察者来说都是相同的，无论他们相对于光源的运动如何，所以它不能是第一个解释。光速是恒定的，所以时间必须在你移动时以不同的速度打点。假设L等于一秒。那么，由于从移动的盒子外部观察时，虚线变得更长或膨胀，所以这意味着一秒钟需要更长的时间，这意味着移动的盒子内的一秒钟比非移动的盒子慢。因此，时间的速率是相对运动的函数，时间在你移动时膨胀或减慢。
时间在科学中仍然是个谜，但至少我们以某种方式经历了时间，虽然物质存在的真实现实可能超越了时间，但在我们的日常生活中，我们不能忽视它的存在。时间是我们共同创造的社会建构产品，以便更好地管理和导航我们的生活。我们使用时间以秒、分、时、日、周、年等来衡量事件的持续时间，以了解我们生活的世界。没有时间，现代科学可能会变得更加优雅，但我们的生活将变得混乱。因此，我们将继续依赖时钟和日历来跟踪我们的无数事物。时间作为我们人类经验的基本方面，仍然是我们如何感知和组织周围世界的不可或缺的一部分。感谢您今天与我们一起走上这个旅程。明天我们再见。
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