時間本質究竟是什麼?普朗克時間:最短時間間隔究竟意味著什麼?

2020-12-04 量子科普

大家好,歡迎收看量子科普第125期,今天和大家聊一聊關於萬有引力本質的問題

關於時間的問題,不論是哲學家、數學家,還是物理學家,始終都沒有辦法弄清楚它的本質,那麼時間的本質究竟是怎麼呢

探索時間的本質,如果從概念上來理解的話:時間是用來記錄物質的運動與能量的傳遞,換句話說:如果世界上的所有物質運動與能量傳遞都消失的話,那麼時間也就是失去了存在的意義,給大家舉這樣一個例子:假設整個宇宙中只存在一個電子,這個電子處於絕對零度的極端環境下,絕對零度會讓所有的微觀粒子運動停止,所以整個宇宙都不存在物質運動與能量傳遞,那麼對於這個單一的電子,沒有其他物質的運動來與它做對比,也不會有能量傳遞的行為,那麼時間就根本無法感知到,所以說時間在沒有物質運動與能量傳遞的情況下是不存在的。

既然時間是記錄物質運動與能量傳遞的,那麼我們需要用什麼樣的物質運動與能量傳遞來記錄時間呢?是不是所有的物質運動與能量傳遞都可以記錄時間呢?

從理論上來說:任何的物質運動與能量傳遞都可以記錄時間,但是記錄的都是它本身的時間,而不是我們現在所有人使用的時間,我們要制定一個通用的時間,就需要尋找一個固定的、規律的、長期的物質運動與能量傳遞,一個不受外界影響的物質周期變化的規律。於是我們使用原子震蕩、月球公轉,地球公轉,地球自轉來規定一秒、一天、一年,……。

那麼時間是否有「時間」?時間是否有長短呢?

上文中提到,時間是用來記錄物質運動與能量傳遞的,所以宇宙中什麼時間誕生了物質運動與能量傳遞,時間就在什麼時候誕生,根據目前科學界接受程度最廣的一種理論,即宇宙大爆炸理論,時間誕生於137億年前的那場宇宙大爆炸,在大爆炸中時間、空間、物質在奇點中誕生,研究137億年前的時間沒有任何現實意義,脫離空間、物質研究時間也沒有任何意義,所以說「時間」的年齡是137億年。

那麼時間是否有長短呢?

根據絕對時空觀,時間的流逝方向是向前的、不可逆的,時間流逝的速度是恆定的,時間的流逝應該是沒有間隔、連續不斷的,這種經典時空觀深入我們的腦海已經一千年多年,直到20世紀初誕生的兩大理論顛覆了我們的認知,即愛因斯坦的相對論與量子力學,兩者並稱為現代物理學的兩大支柱。

愛因斯坦的相對論將絕對時間的觀點推翻,他提出了相對時間概念,即時間會受到物質運動速度、質量等因素的影響,而量子力學的誕生,尤其是著名物理學家、量子力學奠基人普朗克提出的普朗克常數則更加顛覆了人們的認知,即將時間量子化。

通過對於普朗克常數的變形推導,我們得出了另一個很重要的物理常數:普朗克時間,即時間的最小間隔, 即10-43s,1普朗克時=0.0000000000000000000000000000000000000000001秒,宇宙中不存在比普朗克時間更短的時間,時間應該是一段、一段流逝的,而並非是連續不斷、沒有間隔的。

關於時間這個問題,理論物理學家研究了幾十年,但是始終還是無法探究其本質,或許真的像愛因斯坦所說的那樣:時間其實就是人類的幻覺,時間根本就是不存在的,但是你、我、他思考這個時間本質的問題,同樣也需要時間。

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