時間究竟是什麼?再次探索時間本質!
時間是客觀存在的,不因人的意志而改變。說到時間就必須要談到空間。
空間是物質存在的表現形式,時間是物質運動變化的表現形式。時間和空間緊密的交織在一起。現有觀點認爲,我們所處的時空是四維的,由三維空間和一維時間構成。
談到時間和空間,就不得不說相對論,相對論是關於時空和引力的理論。
狹義相對論中有一個鐘慢效應。簡單來說就是,物體運動的越快,其所經歷的時間越慢。一艘相對於地球高速運動的宇宙飛船,在飛船上的人來看,地球上的人經歷的時間變慢了;而從地球上來看,是飛船上的人所經歷的時間變慢了。之所以會出現這種情況,是因爲兩者處於不同的慣性參考系中。在不同慣性系參考系中所測量到的時間是不同的。
然而有質量的物體的運動速度並不能達到以及超越光速。物體的運動速度越接近光速,其質量也就越大,加速時所需要的能量也就越大。即使拼上全宇宙的能量,也不能將一個物體加速至光速。
廣義相對論認爲物質會影響時空,質量越大的物體對時空的彎曲越大。質量越大,引力場也就越強,引力場越強,該區域的時間也就流逝的越慢。處於同一引力場中勢能較低的物體所經歷的時間也就比同一引力場中勢能高的物體所經歷的時間短。黑洞周圍是宇宙中引力場最強的區域,那裡的時間流逝的非常緩慢,幾乎停止。
衛星導航系統就需要用到相對論,我們需要用它來進行時間校準。
根據狹義相對論,衛星運動越快,衛星上的時鐘也就走的越慢。而根據廣義相對論,地球軌道上的衛星引力勢能較高,鐘錶又比地面上的鐘表走得更快。這兩個效應綜合比較之後,就可以計算出衛星上的時鐘與地面時鐘的誤差。由於相對論效應,我們就需要對GPS上的原子鐘不斷校準。如果不校準的話,衛星導航就沒法用了。
時間和空間起源於大爆炸,以科學角度來看,討論大爆炸之前是沒有意義的。宇宙爲什麼會發生大爆炸?我們還不知道。科學家們認爲,在大爆炸之前,只存在一個奇點,所有的物質以及時間和空間都是從這個奇點中誕生的。因此在大爆炸之前不存在時間也是有道理的。也許宇宙就是在反覆的收縮和膨脹,如此循環往復。
時間具有單向性。事物的發展變化總是依據因果律依次按順序發生。自從宇宙大爆炸開始,事物就總是朝着混亂和無序的方向發展,這被稱之爲熵增。如果時間可以倒流,那麼因果律就會被破壞,會產生祖母悖論。因此,在同一條時間線及因果鏈上,應該是不允許發生時間旅行這種現象的。
從宏觀上來看,時間是連續變化的,因爲物質是連續運動的。在微觀領域,量子力學認爲時間的變化並不連續,因爲物質的運動是不連續的。在量子力學中,時間變化存在一個最小的間隔,稱之爲普朗克時間,即10^-43秒。理論上來說,最短的時間間隔止步於此,不能再細分了。
時間與物質的運動變化密不可分。如果物質處於絕對靜止狀態,即不存在任何運動變化,那麼時間也就停止了。沒有了運動,也就沒有了時間。由於客觀世界中並不存在絕對靜止,因此時間是不能夠被暫停的。
對於時間這個概念,除了腦中的記憶以外,我們還可以用週期性的變化來計時。在早期,我們用沙漏或者水漏來進行短期計時,天體的週期性運動則被我們用來進行長期計時。現如今,我們利用原子鐘進行計時,可以做到百萬年不到一秒的誤差,精度相當之高。
(原子鐘)