时间的本质与衡量

来源: 宇宙探索2023-07-08 04:41:23
  

对于每个人来讲,最亲近的并非是亲戚朋友,也不是影子,而是时间!时间伴随着人的一生,从出生的那一刻起,人们就在时间的长河里不停地奔跑,直到生命的尽头。


(资料图片仅供参考)

但是时间到底是什么?我们总感觉时间无处不在,但时间看不见摸不着,它到底是什么呢?

没有人知道!

人类对时间的研究是永远没有尽头的,从古至今,人类一直试图揭开时间神秘的面纱,我们也一步步努力接近时间的本质。

相当长的一段时间里,很多人认为时间是一个独立的维度,时间是绝对的,每个人对时间的感受都是一样的,你的一秒与我的一秒并没有什么不同。时间就像长度,质量一样,都是一种标量而已。

同时,宇宙中到处充满了一种叫做“以太”的东西,以太处于绝对静止状态,而时间也是绝对的。这也是牛顿的绝对时空观。

按照牛顿的绝对时空观,如果太阳突然消失,地球离开就会感应到然后瞬间被甩出去。牛顿认为引力是一种超距作用,无论相距多远,都能瞬间起作用,没有任何时间延迟。

当然,也有相当一部分人认为时间根本就不存在,所谓的时间只不过是人为定义罢了,时间也不是维度,更不是物质,它只是一种虚幻概念,只是万物运动变化的外在体现罢了。

从上述人们对时间的传统认知来看,不管是哪种观点,对时间的定义都离不开变化。

而热力学第二定律,也被称为“熵增定律”表明,在一个孤立的系统里,万物总是趋于混乱无序,一直到彻底的无序,这个过程是不可逆的。

“熵增原理”中的熵就是衡量万物混乱程度的物理量,熵越大代表万物越混乱,越小越有序。

宇宙万物总是无情地走向无序,没有什么是绝对静止的。你一动不动地坐在那里,但组成你身体的微观粒子时刻都在运动,都在走向混乱,熵在不断变大,只有这样才能不断从外界获取能量维持身体的有序运行。

当孤立系统的混乱程度达到最大,就再也没有任何变化,万物终于陷入了绝对的静止,时间也失去了意义。其实这时候也宣告了宇宙的死亡。没有了时间,空间也没有意义,那时候的宇宙完全无法描述,只能说一片混沌。

熵不断变大的过程,体现出来的就是时间不断向前,而且只有一个方向。

由此来看,时间,空间和物质并不是孤立存在的,三者相辅相成,必须同时存在。无论是单独讨论时间,空间还是物质,都是没有意义的。

而在宇宙大爆炸之前,对于我们来讲完全就是未知领域,因为那是一个没有时间空间和物质的绝对虚无状态,我们或许永远无法理解的状态。

下面来看看爱因斯坦的时空观。

按照狭义相对论的诠释,时间空间是有机的整体,两者不可分割,也被称为“时空”。同时,爱因斯坦认为,时间和空间并不是绝对的,不是一成不变的,而是相对的,时空的相对性与光速存在着必然联系。

狭义相对论是在光速不变原理的基础上推导出来的,在光速不变原理的基础上,可以推导出钟慢效应,也就是时间膨胀。高速运动的物体,时间会变慢。

比如说,你呆在地球上,我以亚光速离开地球,我们两个人的时钟流逝速度就不一样,在你眼里,我的时钟变慢了。

当然,在我眼里,你的时钟也变慢了。两者并不矛盾,这其实就是双生子佯谬讲述的内容。因为无论是你和我,只对自己的时间,也就是本征时间负责。因为我们两人处在两个不同的参照系,我的时间对你来讲是没有意义的。只有我们再次相遇,唯一同一个参照系再去对比时间的快慢,才有意义。

而在广义相对论中,引力被认为只是时空扭曲的几何效应。质量会影响周围时空,而扭曲的时空会告诉物体如何运动。质量越大的天体对时空的扭曲程度越大,时间的流逝速度就会越慢。

相比我们的太阳,中子星和黑洞等天体对时空的扭曲程度更大,尤其是黑洞对无限扭曲时空,所以当我们靠近黑洞时,时间就会变得非常慢,甚至完全停止。

注意,无论是狭义相对论还是广义相对论,所谓的“时间变慢”并不是绝对的,而是相对的。只有通过不同的参照系对比,才能体现出变慢。

如果只有一个参照系,就无所谓时间变慢或者变快。比如说,即便是你以亚光速飞行,对于你自己而言,你是感受不到时间有任何变化的,与你在地球上的感受没有什么不同。你感受到的一秒与在地球上感受到的一秒是一样的。

只有你亚光速飞行一段时间后返回地球,才会发现你的时间变慢了,因为你会看到地球时间加快了,你儿时的伙伴变老了,而你依然年轻。相当于你穿越到了未来!

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责任编辑:sdnew003

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