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来源:科学剃刀
2026年1月29日,物理学家Florian Neukart在《The Conversation》发表文章。文章指出,时间可能并非宇宙的基本成分。这一观点基于信息论。它试图解决现代物理学的核心矛盾。 如果这一理论成立,我们对现实的理解将被彻底颠覆。
两大理论无法统一,时间成物理学最大障碍
物理学目前面临一个巨大的尴尬。爱因斯坦的广义相对论统治着宏观宇宙。量子力学则掌管着微观粒子。两个理论都非常成功。 但它们无法和平共处。
广义相对论中,时间是弹性的。它和空间交织在一起,构成“时空”。引力会让时间变慢。但在量子力学里,时间只是一个背景参数。 它就像挂在墙上的钟,独立于物理过程之外。当科学家试图统一这两个理论时,麻烦出现了。在许多方程中,时间参数会直接消失。宇宙变成了一幅静止的图画。 这就是著名的“时间问题”。这不仅是数学上的麻烦。它意味着我们可能根本不懂时间的本质。
信息被视为物理实体,时空具有记忆功能
为了解决这个矛盾,科学家把目光投向了信息论。过去,信息只是抽象的概念。现在,它被视为一种物理实体。就像质量和能量一样,信息也是实在的。
黑洞研究推动了这一认知。霍金曾发现黑洞会辐射。这让人担心掉进去的信息会丢失。但量子力学要求信息必须守恒。 为了解决这个悖论,科学家意识到信息不能被随意抹去。它有物理代价。
在这个新框架下,时空不是光滑连续的。它由无数微小的离散单元构成。这些单元就像一个个微小的存储器。它们能记录经过粒子的信息。 这就像晶体中的缺陷。一旦形成,就会永久保留。时空本身,就是一个巨大的存储介质。
时间源于信息积累,暗物质或是历史印记
如果时空有记忆,时间就会自然涌现。每一次物理相互作用,都会在时空中留下痕迹。这个过程是不可逆的。信息一旦散开,就无法收回。
早期的宇宙信息量少。随着演化,信息不断积累。这种单向的增长,定义了时间的方向。过去就是信息较少的状态。 未来就是信息较多的状态。时间之箭,其实就是信息增长的方向。
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这个观点还能解释暗物质。观测发现,星系旋转速度太快。科学家推测存在看不见的暗物质提供引力。但在新理论中,这可能不需要新粒子。 星系经历了漫长的演化,积累了巨量的信息印记。这些信息改变了时空的几何结构。产生了额外的引力效应。暗物质或许就是时空“记住”的历史。
量子实验提供验证,中国科研力量不可或缺
这个理论听起来很玄,但它可以被检验。科学家正在利用量子计算机进行模拟。量子比特可以被当作时空单元。通过观察信息如何被写入和扩散,研究者可以在实验室里观察时间的诞生。
中国在这一领域处于世界领先地位。中国科学技术大学潘建伟团队在量子纠缠和量子计算方面成果斐然。他们研发的“九章”和“祖冲之号”量子计算机,为模拟这种复杂过程提供了强大的算力支持。
此外,中国的暗物质探测卫星“悟空”也在太空中捕捉高能粒子。虽然它主要寻找暗物质粒子,但其收集的精确数据,也能为“信息引力”理论提供观测上的约束。如果暗物质确实是信息印记,那么“悟空”的数据可能会发现一些传统理论难以解释的异常。
参考文献
Neukart, F. (2026). Is time a fundamental part of reality? A quiet revolution in physics suggests not. The Conversation . Retrieved from Phys.org
Einstein, A. (1915). Die Feldgleichungen der Gravitation. Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften .
Hawking, S. W. (1974). Black hole explosions? Nature .
Shannon, C. E. (1948). A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal .
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