...時間到底是什麼,是可逆的嗎?有沒有可能我們的時間本身就在逆行?

2021-01-15 騰訊網

時間是什麼?我們來做一個遊戲,盯住下面的動畫至少20秒,然後看下面的宇宙背景圖。

你是否有那麼一刻,發現宇宙動了起來?這是你大腦的記憶,讓你對靜止的圖片產生了錯覺,這種記憶產生的變化,叫做心理時間。

萬物無時無刻都在運動,你能分辨的清楚誰在動,誰又是相對於你靜止的呢?我們可以通過另外一個概念位置(空間)來確定。

時間的方向

有兩個相機對著你和我,當我們從a移動到b時,兩個相機的快門總是同時按下,不斷拍照,並且瞬間就列印出來。如果相同快門下的每一張照片位移距離(包括方向)相同,那麼我們就是相對靜止的。

當我們把人換成兩個小球,然後把照片交給其他人來分辨,他們並無法判斷小球究竟是從a移動到了b,還是從b移動到了a。也就是說,其他人無法確定哪張照片是第一張,但選擇從a開始,還是從b開始,整個過程都是正確的,並不會違背經典物理定律。

不過,經典物理中,牛頓卻給出了時間方向:時間是絕對的,它就像一支永不停歇且勻速的箭,向前運行著,永遠無法停下來。

這個結論會讓我們心裡很舒服,因為從心理時間的角度來說,時間必然是有前後順序的,當你回憶時間的時候,總是能回憶過去,感受現在,但是卻不能看到未來。

然而,關於時間的方向為什麼是「順時針」,而不是「逆時針」,牛頓並沒有說清楚。經典物理框架下,牛頓的時間箭頭與倒轉的箭頭,它們之間的關係是對稱的,但都是合情合理的。

1850年,時間方向有了重大的進展,克勞修斯提出的熱力學第二定律:孤立的系統中,混亂程度只會增加,直到混亂程度達到最大化。這個定律也叫熵增定律,熵代表混亂的程度。

舉個例子:孤立容器中的純淨水混入一滴墨汁,墨會隨著時間不斷擴散,最終整杯水變成各處顏色均勻的墨水,不再發生任何改變。

整個過程中水中墨汁不斷擴散,打破了水原本高度有序的結構,這個過程是不可逆的。比如:在這個孤立的容器中,墨水不會自發地凝聚出一滴墨汁,讓水再次變純,你也難以把墨與水完全分開。破鏡也無法重圓,孤立的系統中時間是有方向,且不可逆的,而整個宇宙就是一個孤立的系統。

愛因斯坦的時間

這回時間的方向也有了,一切非常和諧,但不久之後邁克遜莫雷實驗發現光有一個特點,無論在誰眼裡它的速度都是恆定的,這給了愛因斯坦一個啟發。

舉個例子:a,b倆人各自騎著單車,慢悠悠地,相對靜止。光從遠處飛來,在他倆看來,光速度都是C。此時,一輛無限接近於光速(v)的飛船上空超過ab並看到光,在飛船上與光是追擊問題,然而在飛船看來光速也是c,而非 c-v。

愛因斯坦基於光速恆定發表了狹義相對論,其中描述並推導出了速度會使時間發生膨脹。既然光速是絕對的,我們就可以利用光來製作光鍾,光會在光鍾內上下不斷反射。

當你把一個光鍾,把它放在宇宙飛船上。飛船開始運動,飛船上光鍾走的速度比地面上的光鍾慢,因為飛船上光子的運動軌跡是斜線。

想像一下,兩個人跑步速度相同,一人跑斜線,一人跑直線,誰能先到達終點?運動產生時間流速不同,時間不再是絕對的,而是相對的。

當飛船與地面產生相對速度時,它們之間的時間不再同步。把光鍾與飛船運動的軌跡連線,可以根據勾股定理得到地面時間與飛船時間的關係。

時間真的不可逆嗎?或許我們的時間本身就在逆行呢?

以上就是目前科學對時間的認識:時間是相對的,方向也只有一個,我們活在因果世界之中。但也有一些理論正在試圖打破這種認識。

雙縫幹涉實驗中,粒子是否會發生幹涉取決於我們是否對它進行觀測。在量子尺度,可視化雙縫幹涉延遲擦除實驗中,我們發現最先到達的光(D0)顯示的結果取決於後到達的光是否被觀測,意味著光提前知道了結果,然後做出了選擇,因果順序發生了顛倒。

1895年,龐加萊證明了:

任何粒子在經過一個漫長的時間之後必然能回到其無限接近其初始位置的位置

這意味著時間的箭頭也出現了問題,具有周期性。或許時間的方向不一定是熵增,因果的順序也不是必然的。不過,時間是相對的,狹義相對論是經過實驗實實在在驗證過的。

聲明

編輯:Zero

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