你有没有蹲坑摸鱼的时候突然发愣,脑子里冒出来一个奇奇怪怪的问题:时间到底是个啥?为啥它只会一直往前走不会掉头往回走?从古代哲学家到现代物理学家,好多大牛都觉得,时间说不定只是咱们所有人一起脑补出来的幻觉。今天咱们就唠唠,物理学家拿出来的实锤标准,看看时间到底是真的还是假的。
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物理学家判断一样东西算不算真的存在,标准其实特别直白接地气。能不能直接或者间接测量?能不能用数字量化描述?数学上能不能做到自洽不矛盾?有没有其他可观测的物理量离不开它?四个问题答下来全是肯定,那这个东西肯定就是真实存在的。
最典型的例子就是时空里的光锥,说白了就是某一个时空点上,所有能到达和离开的光线围出来的特殊区域。你在空间里移动得越快,在时间里移动得就越慢,这个关系反过来也成立。只有落在你过去光锥里的事物能影响到现在的你,只有未来光锥里的事物能被之后的你感知到,这套逻辑早就可以测量验证。
不少人拿爱因斯坦的相对论说事儿,觉得时间是相对的就等于时间不存在。比如一列匀速行驶的火车,车厢里的人测一束光从车尾走到车头的时间,跟站在站台上的人测出来的数值完全不一样。这不代表有一个人测错了,等两个人碰面之后,用狭义相对论的规则换算,两边的结果都完全自洽,谁对谁错分的门清。
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时间是相对的这件事,本身推不出来时间不存在。顶多只能说,不同运动状态的人,经历的时间流速不一样而已。哪怕你跑到黑洞旁边,结论也还是一样。黑洞事件视界里头,时空会把你往奇点拖,哪怕你跑到光速也跑不出来,但视界外面的时间还是好好的,该怎么流怎么流,一点不矛盾。
哪怕是不同参考系的人,自己感受的时间流速其实都是每秒一秒,只是凑到一块对表才会发现差值。很多基础物理规律正着放反着放都成立,你拿一个小球碰撞的倒放,根本分不出哪边才是真实发生的。但物理世界里真的找不到时间方向吗?其实还真有两个实锤能分得清。
第一个实锤来自弱相互作用,最典型的就是中子衰变。自由中子会自发衰变成质子、电子和反中微子,反过来质子电子和反中微子自己凑一块变成中子的过程,从来都没有被观测到过。这本身就带了一个明确的方向,不可能随便颠倒。
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咱们日常感受最深的还是第二个实锤,来自热力学的时间箭头。你把冰块放进冰可乐里,只会使冰块慢慢融化,整杯饮料的温度慢慢变均匀,不可能化了的冰自己再聚成整块,饮料还变回原来的低温对吧。打碎的玻璃杯不会自己拼回去,打开门的冷热两个房间,只会温度慢慢变一致,不可能一边越来越热一边越来越冷。
这个规律背后就是大家常听的熵,熵说白了就是系统里能用来做功的能量有多少。熵越大,能对外做功的能量就越少,整个系统达到平衡之后,熵就到了最大值,再也没法做功了。熵是可以实打实测量量化的物理量,早就被无数实验验证过是真实存在的。
熵和时间是绑定的,整个宇宙的熵整体一直在增加,这个方向就是时间前进的方向。功、熵这些都是能测能算的真实存在,那时间自然也跑不掉。现在时间完全符合物理学家给出来的真实存在判定标准,哪那么容易就变成幻觉啊。
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这话也不能说太满,直到现在还有两个悬而未决的问题没搞清楚。第一个是咱们人类感知到的时间箭头,为啥一直只会朝一个方向走,哪怕人为给某个小系统输入能量让熵降下来,咱们感受到的时间也不会倒流。第二个问题就是时间到底是不是最基本的物理量。
现在主流观点觉得时间是基本量,熵是衍生出来的,但也有人说反过来,熵是基本量,时间是从熵的变化里衍生出来的,这套说法在数学上也完全自洽。只不过目前咱们拿到的观测数据还不够,没法证明这套说法对不对。
有名的物理学家李·斯莫林聊过量子力学里的“当下”,他说哥本哈根诠释里的现在,其实就是量子的不确定状态坍缩成经典确定状态的那个转变瞬间。咱们每天感受到的“此时此刻”,其实就是这么来的。
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哪怕现在还有好多问题没扯清楚,比如时间是不是宇宙的基本组件,时间箭头的起源到底是什么,这些都还没有定论。但就凭时间能测能观测能量化,完全符合真实存在的判定标准这一点,就足够推翻“时间是幻觉”的说法了。说不定下次你发呆看日落的时候,还能想起这件事,这一分一秒流过的,可都是宇宙里实打实的存在呀。
参考资料:环球科学 《时间是幻觉吗》
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