人類對時間有四大直觀感受:獨立存在、單向性(一直向前)、統一性和當下性。
事實是這樣嗎?從物理學上來說並非如此。
第一,時間不是獨立存在著的。
時間是變化的量度,若一切都不變,時間就會停止流逝。
有人會說,若將一個人關在空蕩蕩沒有一絲光線的黑屋子裡,這個人豈不是感受不到時間流逝,但人活著就會思考,他的心在動。
時間背後是因果關係。
任意宇宙狀態都是其之前宇宙狀態積累的結果,任意運動狀態均是其前運動狀態積累的結果。
(多米諾骨牌)
當一個杯子從桌子上掉到地上摔碎,我們感受到因果關係的傳遞,也就感受到時間的流逝。
愛因斯坦最終給出了正確的答案:他在相對論中提出:不能把時間、空間、物質三者分開解釋。
愛因斯坦首先確定了光速不變,不允許超光速的現象存在。
若有超光速的事情發生,你就會看到,在子彈發射之前,人被打死;杯子未掉到地下就已經破碎。光速不變確保了不會違反因果律。
第二,宇宙中的時間不是統一的。
愛因斯坦認為時空一體,質量會影響時間,超大質量引力會彎曲時空。
對於處在不同引力場中的觀察者而言,時間流逝速率在強引力場中變慢,所以越靠近引力強大的黑洞,時間過得就越慢。
黑洞是一種引力場極為強大的天體,其周圍的時空被強烈扭曲,並且使其表面的逃逸速度達到光速。對於遠離黑洞的觀察者而言,越靠近黑洞的時鐘走得越慢,而到了黑洞表面,時間停止流逝。
另外極高的速度會使飛船(和裡面的所有物體)的時間減慢,這就是時間膨脹效應。
因此宇宙中各處的時間流逝速度是不一樣的,就像黃河在峽谷處流速極快,在平原流速極慢,在回水灣甚至靜止。
因此在未來時間對人並不公平,有人能乘接近光速飛船或到黑洞邊緣處,讓時間變慢,穿越到未來。
第三,時間不是當下的。
宇宙中不存在統一的時間概念,「現在」只能是局部的,這取決於我們限定時間的精確程度。
比如北京時間是中國採用國際時區東八時區作為標準時間,同格林尼治時間(世界時)整整相差8小時(即北京時間=世界時+8小時)
如果人類未來能夠進行星際殖民,地球的「現在」和「火星」的現在不是相同的現在。
第四,宇宙中的時間並不是單向的。
熱力學第二定律是宇宙間唯一有時間箭頭的物理定律,熱量只能從高向低流動,是不可逆的,其他物理定律都是可逆的。
但是在普朗克尺度的微觀世界同宏觀世界有著不一樣的物理規律,量子世界具有「不確定性」,因果律在量子的世界是不起作用,在量子世界沒有時間箭頭,甚至沒有時間。
第五,時間不是連續的。
在量子世界,時間具有量子分立性的特徵,在量子的時間,時間是一段,一段分開的。
第六,時間也不是確定的。
在普朗克尺度的粒子世界,當時間處於量子疊加態,那麼一個事件可以同時存在於過去和未來,時間也就不再是確定的了。