時間的本質與衡量
對于每個人來講,最親近的并非是親戚朋友,也不是影子,而是時間!時間伴隨著人的一生,從出生的那一刻起,人們就在時間的長河里不停地奔跑,直到生命的盡頭。
但是時間到底是什么?我們總感覺時間無處不在,但時間看不見摸不著,它到底是什么呢?
(資料圖)
沒有人知道!
人類對時間的研究是永遠沒有盡頭的,從古至今,人類一直試圖揭開時間神秘的面紗,我們也一步步努力接近時間的本質。
相當長的一段時間里,很多人認為時間是一個獨立的維度,時間是絕對的,每個人對時間的感受都是一樣的,你的一秒與我的一秒并沒有什么不同。時間就像長度,質量一樣,都是一種標量而已。
同時,宇宙中到處充滿了一種叫做“以太”的東西,以太處于絕對靜止狀態,而時間也是絕對的。這也是牛頓的絕對時空觀。
按照牛頓的絕對時空觀,如果太陽突然消失,地球離開就會感應到然后瞬間被甩出去。牛頓認為引力是一種超距作用,無論相距多遠,都能瞬間起作用,沒有任何時間延遲。
當然,也有相當一部分人認為時間根本就不存在,所謂的時間只不過是人為定義罷了,時間也不是維度,更不是物質,它只是一種虛幻概念,只是萬物運動變化的外在體現罷了。
從上述人們對時間的傳統認知來看,不管是哪種觀點,對時間的定義都離不開變化。
而熱力學第二定律,也被稱為“熵增定律”表明,在一個孤立的系統里,萬物總是趨于混亂無序,一直到徹底的無序,這個過程是不可逆的。
“熵增原理”中的熵就是衡量萬物混亂程度的物理量,熵越大代表萬物越混亂,越小越有序。
宇宙萬物總是無情地走向無序,沒有什么是絕對靜止的。你一動不動地坐在那里,但組成你身體的微觀粒子時刻都在運動,都在走向混亂,熵在不斷變大,只有這樣才能不斷從外界獲取能量維持身體的有序運行。
當孤立系統的混亂程度達到最大,就再也沒有任何變化,萬物終于陷入了絕對的靜止,時間也失去了意義。其實這時候也宣告了宇宙的死亡。沒有了時間,空間也沒有意義,那時候的宇宙完全無法描述,只能說一片混沌。
熵不斷變大的過程,體現出來的就是時間不斷向前,而且只有一個方向。
由此來看,時間,空間和物質并不是孤立存在的,三者相輔相成,必須同時存在。無論是單獨討論時間,空間還是物質,都是沒有意義的。
而在宇宙大爆炸之前,對于我們來講完全就是未知領域,因為那是一個沒有時間空間和物質的絕對虛無狀態,我們或許永遠無法理解的狀態。
下面來看看愛因斯坦的時空觀。
按照狹義相對論的詮釋,時間空間是有機的整體,兩者不可分割,也被稱為“時空”。同時,愛因斯坦認為,時間和空間并不是絕對的,不是一成不變的,而是相對的,時空的相對性與光速存在著必然聯系。
狹義相對論是在光速不變原理的基礎上推導出來的,在光速不變原理的基礎上,可以推導出鐘慢效應,也就是時間膨脹。高速運動的物體,時間會變慢。
比如說,你呆在地球上,我以亞光速離開地球,我們兩個人的時鐘流逝速度就不一樣,在你眼里,我的時鐘變慢了。
當然,在我眼里,你的時鐘也變慢了。兩者并不矛盾,這其實就是雙生子佯謬講述的內容。因為無論是你和我,只對自己的時間,也就是本征時間負責。因為我們兩人處在兩個不同的參照系,我的時間對你來講是沒有意義的。只有我們再次相遇,唯一同一個參照系再去對比時間的快慢,才有意義。
而在廣義相對論中,引力被認為只是時空扭曲的幾何效應。質量會影響周圍時空,而扭曲的時空會告訴物體如何運動。質量越大的天體對時空的扭曲程度越大,時間的流逝速度就會越慢。
相比我們的太陽,中子星和黑洞等天體對時空的扭曲程度更大,尤其是黑洞對無限扭曲時空,所以當我們靠近黑洞時,時間就會變得非常慢,甚至完全停止。
注意,無論是狹義相對論還是廣義相對論,所謂的“時間變慢”并不是絕對的,而是相對的。只有通過不同的參照系對比,才能體現出變慢。
如果只有一個參照系,就無所謂時間變慢或者變快。比如說,即便是你以亞光速飛行,對于你自己而言,你是感受不到時間有任何變化的,與你在地球上的感受沒有什么不同。你感受到的一秒與在地球上感受到的一秒是一樣的。
只有你亞光速飛行一段時間后返回地球,才會發現你的時間變慢了,因為你會看到地球時間加快了,你兒時的伙伴變老了,而你依然年輕。相當于你穿越到了未來!
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