為什麼會存在時間？時間到底是什麼？

2020-10-18 科學船塢

「時間」陪伴了人類文明很久，最初人類是如何認識時間的呢？很簡單，就是事物運動的變化，比如月亮的陰晴圓缺，河流的泛濫周期、春夏秋冬、恆星的位置變化等等，古人看到這些事物的變化都有周期性，那麼用什麼來表示這種周期性的，也就是時間了，從這方面來看，時間只是一個名詞，它代表了事物的變化順序，沒有其它更深的含義了。

一棵小樹苗長成了參天大樹，嬰兒慢慢地長大成人，放久了的蘋果慢慢地變爛，這些都體現出時間在向前進，無法回頭了。一直以來，人們日常生活中所用到的時間，我們都認為它是單方向的，只能向前進，無法後退。但是科學誕生之後，物理學定律中的那些公式，用t來代表時間，可是即便是將t改為-t，那些公式的形式並不會發生變化，好像時間是可逆的了。

時間到底是可逆的還是不可逆的，直到熱力學第二定律問世以後，時間的方向被一個物理名詞固定住了，它就是熵，熵增的方向就是時間的方向，又由於熵無法自發的減少，它只會增加，所以時間是不可逆的。簡而言之，時間的箭頭就是熵增的箭頭。

什麼是熵？

我們可能多次看到過這個名詞了，熵代表的是一個體系混亂程度的度量，通俗點說，就是有序熵值就低，無序熵值就高。打個比方：一個完整的瓶子放在桌子上，此時熵值是低的，但是當你把瓶子打碎在地上，此時熵值變高了。再打個比方：一間教室中擺滿了凳子，但是凳子上都沒有序號，眾多的學生都站在擁擠的屋子裡，不知道坐在哪裡，這個體系就顯得很混亂，熵值很高。之後講師給每個學生都發了序號，學生按序號就座，此時體系就變得有序了，熵值降低。

在熵增定律也就是熱力學第二定律沒出現之前，在物理學定律中，描述一個物體的運動狀況時，無論你是將t還是-t代入公式中，公式都沒有變化，也就是說，無論是將一個物體的運動情況正著看還是倒放著看，都是不妨礙計算的，物理定律都是適用的，但是當熵增定律出現之後，時間就有了方向了，熵增為它規定了方向。

為什麼會存在時間呢？時間到底是什麼？

狹義上來說，我們需要時間，廣義上來說，時間本身就存在，不是我們定義它存在它才存在的，而是它本身就存在於宇宙中，在宇宙大爆炸伊始它就存在了。在愛因斯坦的時空觀中，宇宙是四維的，包含了時間與空間，時間與空間是宇宙的基本結構。

時間是不可逆的，在眾多的科幻幻想中常常這樣設想，時間會不會倒流呢？答：時間是不會倒流的，在數學中可行，但是在現實的物理宇宙中不可行。

關於時間到底是什麼這個問題，不好回答，說它是物吧？你看不到它也摸不到它，說它不存在吧？你又覺得它始終都存在，且存在於任何一個角落，時間最不好定義了。我們只需要知道，時間是存在的，時間有方向，時間是宇宙的組成部分就可以了。

文/科學船塢

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