BBC科学聚焦:时间或许并不存在,而我们开始明白个中缘由(bbc science focus) 99xcs.com

文 | 钱钱

编辑 | 阿景

咱们每天看表、刷手机倒计时,总觉得时间就是墙上那个滴答走的数字。

但你要是问物理学家“时间到底是个啥”,十个里能吵出十五种答案这可不是夸张,物理学里的时间定义,简直比女朋友的心思还难猜。

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今儿咱就掰开揉碎了聊,为啥物理学家一提时间就头疼。

经典物理的“老实人”与相对论的“叛逆者”

牛顿那会儿的时间,特像小区门口的保安大爷,永远按点上班,不偏不倚。

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你扔个网球,算它飞多高多远,得用时间,原子核衰变,算它啥时候少一半,也得用时间。

这时候的时间就是个坐标,一个拿来算题的工具,跟数学里的x、y没啥区别反正它就匀速往前走,从不偷懒也不抢跑。

但爱因斯坦一出场,这“老实人”就彻底放飞自我了。

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老爱说时间不是单独瞎跑的,得跟空间手拉手变成“时空”。

就像你和对象出门,永远是“我们”而不是“你”和“我”分开算。

引力大的地方,时空会被“压”弯,时间就走得慢卫星上的钟比地面快,就是这道理。

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更颠覆的是,过去、现在、未来在相对论里是“同时存在”的,就像一本书,你翻到哪页哪页是“现在”,但整本书早就搁那儿了。

量子力学的“叛逆”与引力理论的“冷战”

经典物理和相对论吵归吵,至少还承认时间存在。

到了量子力学这儿,物理学家直接把桌子掀了有理论说时间压根就不是“基本款”。

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1967年惠勒和德威特捣鼓出个方程,想把量子力学和广义相对论捏合到一起,结果算着算着,时间项居然消失了!当时好多人懵了,没了时间,这方程咋描述变化?难不成宇宙是静止的?

后来大伙儿想了各种招儿。

有的说时间是从更基本的东西“凑”出来的,就像水分子是氢和氧凑的,时间可能是一堆量子信息凑的。

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有的说时间在极小尺度下是“块状”的,不是连续的你把时间无限分割,分到某个程度就分不动了,就像屏幕放大到一定程度会看到像素点。

超弦理论更绝,说宇宙基本单元是振动的弦,不同振动模式对应不同粒子,时间在这儿又成了弦振动的“副产品”。

热力学里的时间倒是挺接地气。

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冰块放桌上会化,球滚下山坡不会自己滚回去,都是因为“熵”在增加有序的东西总会变乱。

这时候时间就是从有序到混乱的方向,挺符合咱们日常感觉。

但微观物理方程不这么想,电子绕原子核转,你把视频倒放,物理学家根本看不出差别。

这就好比宏观上鸡蛋碎了没法复原,微观上每个碎片的运动居然允许自己拼回去这不矛盾吗?

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量子纠缠这东西,简直是物理界的“异地恋神器”。

两个粒子缠上了,不管隔多远,动一个另一个立马有反应。

1983年佩奇和伍特斯说,时间可能就藏在这种纠缠里。

他们搞了个模型,想象一个量子钟和周围环境缠在一起,整体看所有时间都混在一块儿,就像把一年四季的照片叠成一沓。

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但你去测量钟的时候,就像从这沓照片里抽一张这张就是你感知到的“现在”。

从宇宙“外面”看,所有照片都在那儿,从“里面”看,你只能一张一张抽着看。

相对论里因果关系还算靠谱,啥事儿都得按光速限制来,A导致B,B就不能跑A前面去。

但量子叠加态一掺和,因果顺序都能“薛定谔”起来。

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有实验让两个事件的因果顺序处于叠加态既可能A先发生导致B,也可能B先发生导致A。

你说这让交警怎么判责?更邪门的是引力场里的量子钟,把两个纠缠的钟一个放山顶一个放山脚,按广义相对论,山脚的钟走得慢。

但叠加态下,两个钟的快慢状态也缠在一起这时候哪个是“过去”哪个是“现在”,连物理学家都挠头。

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物理学里的时间定义之所以这么拧巴,不是因为物理学家爱抬杠,而是咱们对世界的认知还在升级。

就像小时候以为地球是平的,后来知道是圆的,现在知道它还在时空里“压”出个坑。

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时间到底是啥?可能现在的答案,连爱因斯坦都得说“容我再想想”。

但这种拧巴本身就挺有意思毕竟,探索未知的过程,比得到答案更让人着迷,你说对吧?