时间流逝普遍存在宇宙中吗(科学家发现时间可能是真实存在的)(1)

(图片来自比利.柯里(Billy Currie)摄影)

毫无疑问,从物理学的角度来看时间是存在的。在物理学中,时间确实是一个非常复杂深奥的话题,实际上有些物理学家认为并不存在时间。他们常用爱因斯坦一切都是相对存在的论点来证明时间是无关紧要的。在《秘密》中,作者说“时间只是一种幻觉”,这是真的吗?时间真的是我们大脑虚构出来的吗?

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对于有些物理学家来说,毫无疑问,时间是真实存在的。这是一种可测量,可观测的现象。物理学家们对于时间存在的原因,以及时间存在的含义有不同的看法。事实上,这个问题不仅是形而上学和本体论的领域,也是物理学家所擅长解决的,关于时间的严格经验主义问题。

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时间和熵的箭头

“时间之箭”一词由阿瑟.爱丁顿爵士(Arthur Eddington)于1927年创造,并且在他1928年出版的《自然界的本质》<The Nature of the Physical world> 广为人知。准确的来说,“时间之箭”的概念是时间只朝一个方向流动,而不是没有方向的空间维度。爱丁顿就“时间之箭”提出了三个具体的观点:

1.它能被意识生动形象地识别出来

2.我们的推理也同样坚持这一观点,它告诉我们,箭头的倒转将使外部世界变得毫无意义

3.它只在自然科学中研究一些个体的组织时出现。这里的箭头表示随机元素的递增方向。

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前两个观点当然很有趣,但第三个观点抓住了“时间之箭”的物理规律。根据热力学第二定律,“时间之箭”的特别之处在于它指向熵增加的方向。我们宇宙中的事物会随着自然的、基于时间的过程而衰变。如果没有大量的能量,它们不会自发地恢复秩序。

然而,爱丁顿在第三点中所阐述的还有更深层次的含义,那就是“它只在自然科学中出现”。这是什么意思?时间在自然中无处不在!

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虽然这是毫无疑问的,但奇怪的是物理定律表明“时间是可逆的”,也就是说如果宇宙反过来运行,似乎也会完美的工作。从物理学的角度来看,时间之箭并不是必然向前流动。

最常见的解释是在非常遥远的过去,宇宙高度有序(或低熵)。由于这个"边界条件",自然定律是熵不断地在增加。(这是肖恩.卡罗尔Sean Carroll)2010年出版的《从永恒到这里:对终极时间理论的探索》(From Etermity to Here:the Quest for the Ultimate Theory of Time)一书中提出的基本论点,不过他进一步提出了一些可能的解释,解释为什么宇宙可能以如此有序的秩序开始)

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秘密与时间

由于对相对论和其它与时间有关的物理学理论模糊不清的讨论,导致了众人认为时间实际上根本不存在的误解。这在许多通常被归类为伪科学甚至神学的领域中出现,但是我想在本文中讨论一个特殊的现象。

在畅销书《秘密》中,作者提出了有物理学家已经证明了时间不存在的观点。让我们看下书中“如何利用这个秘密”章节中 “需要多长时间”文中的内容:

“爱因斯坦告诉我们,时间只是一种幻觉”

“量子物理学家和爱因斯坦告诉我们,一切都是同时发生的”

“宇宙没有时间也没有大小”

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在以上三个表述中大多数物理学家(特别是爱因斯坦)认为时间存在是绝对错误的。实际上时间是宇宙不可分割的一部分。如前所述,许多物理学家认为热力学第二定律是所有物理学中最重要的定律之一,时间的线性概念又与热力学第二定律的概念紧密相连,如果没有把时间作为宇宙的根本,热力学第二定律会变得根本毫无意义。

爱因斯坦通过他的相对论证明,时间本身并不是一个绝对的量。相反,时间和空间以一种非常精确的方式结合在一起形成时空,而这种时空是一种绝对的度量,可以用一种非常精确的数学方法——来确定不同地点的不同物理是如何相互的过程。

然而,这并不意味着一切都是同时发生。事实上,爱因斯坦坚信,基于他的方程式提供的证据(E=mc2)表明没有任何物质能比光速传播得更快。时空中的每一个地方与其它区域的联系都受到限制。一切同时发生的观点与爱因斯坦提出的理论正好相反。

事实上,关于时间存在不存在是一个非常复杂的话题,这个和《秘密》中的其它物理理论错误是完全可以理解的,物理学家们也不一定能完全的理解。然而,仅仅因为物理学家对时间这样的概念没有完全理解,并不意味着说他们对时间的理解是不正确的,或者认为他们的整个理论都是不真实的。他们肯定不是完全错误的。

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转换时间

李.斯莫林(Lee Smolin)在2013年出版的《时间重生:从物理学的危机到宇宙的未来》(Time Reborn:From Crisis in Physics to the Future of the Universe)一书中论证了理解时间的另一个复杂性。在这本书中,他认为科学确实(正如神秘主义者声称的那样)将时间视为一种幻觉。

相反地,他认为我们应该把时间看作一个基本的真实的量,如果我们认真对待它,就会发现随着时间演变的物理定律。还有待观察,这种观点是否真的会对物理学的基础产生新的认识。

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