我们都知道,宇宙万物时刻都在运动,我们能清楚地分辨出哪些物体在运动,但如何判断一个物体相对我们静止呢?可以通过空间概念,也就是位置概念来确定。

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举个例子,你拿着照相机,当我从A点走到B点时,你给我分别拍了两张照片。凭借这两张照片,你当然知道我是从A点走到B点的,但是对于其他人来讲,他们并不知道我是从A点走到B点,还是从B点走到A点,因为从物理学角度来讲,无论我是从A点还是B点出发的,都是正确的,都不违背大自然法则。

但是,经典物理学告诉我们,时间是绝对的,也是有方向的,这个方向就是永远向前,就像一支射出去的箭一样,只会朝前飞行,永远不会回头。

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经典物理学体系下的时间概念,很符合我们的日常生活认知,让我们的心里很舒服,毕竟时间的绝对性符合我们的日常经验,因为我们也会认定时间就是绝对的,就是有先后顺序的,我们也坚信只能去回忆过去的时间,感受现在的时间,绝对不可能看到或者感受未来的时间。

但是经典物理学并没有告诉我们为什么时间只有一个“顺时针”方向,为什么时间不能“逆时针”?

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单纯从经典物理框架来讲,时间箭头应该有两个方向,而且这两个方向也应该是对称的,这种对称性合情合理,但在现实中我们很难有这样的感觉。

能够看出,在相当长的时间里,人们对时间的描述其实是很模糊的,抽象的,并没有具体描述时间到底是什么。

19世纪中叶,人们对时间的描述和方向认知有了重大进展。克劳修斯提出了著名的热力学第二定律,让我们对时间概念有了全新的认知。

热力学第二定律认为,在一个孤立的系统里,系统的混乱程度只会增加,一直到最大的混乱程度。这其实就是熵增定律,而熵代表的就是混乱程度。

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也就是说,如果我们的宇宙是一个孤立的系统,一定会自发地朝着混乱的程度演化,不可能朝着有序的方向。

这种现象在我们日常生活中是很常见的,万物总是趋于混乱,比如说一面镜子打碎之后,不可能自发地修复,只会越来越无序混乱。

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打一个更通俗的比方。你的房间如果长时间不收拾,一定会自发地朝着无序混乱的方向发展,不可能变得越来越整洁。当然,你可以打扫房间,让其变得有序整洁,看起来是熵减的表现,其实你在打扫房间的过程中一定会制造更大的无序,因为这个过程你一定会释放能量,对周围环境造成更大的无序。

也就是说,我们可以在某个局部,某个时间段创造出熵减有序的环境,但改变不了宇宙整体走向混乱无序的大趋势。

而宇宙自发地走向熵增,体现出来的就是时间箭头无情地走向未来,不可能回到过去,也再次表明了时间只能有一个方向!

但时间真的是绝对的吗?时间真的不可逆吗?

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首先,时间的绝对性早就被否定了,早早一百多年前,爱因斯坦提出了著名的狭义相对论,就告诉了我们一个全新的时空观,相对时空观,认为时间和空间都是相对的,每个人经历的时间其实都是不一样的,速度和引力都会对时间流逝速度造成影响

具体来讲,你经历的一秒与我经历的一秒肯定是不同的,只不过由于我们都在地球上,经历的速度和引力几乎相同,我们根本不可能感受到微小的时间差异。

但如果你以亚光速飞行离开地球,或者在黑洞附近逗留一会,比如说一小时之后返回地球,你会发现地球时间可能过去了几十年甚至更长时间,你会发现自己回到了地球的未来。

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虽然时间是相对的,但这种相对性只有相对的两个人处在同一参照系才有意义。虽然速度和引力会让时间变慢,但高速飞行的你如果永远不返回地球,你的时间无论变得有多慢,对于我来讲都没有意义。

也就是说,每个人都只需要为自己的“本征时间”负责,何为“本征时间”?说白了就是每个人装在自己口袋里的钟表显示的时间!

或许几千光年外的黑洞附近生活着外星人,黑洞强大的引力让外星人的时间变得很难,他们的一年相当于地球的一千年,但只要人类与外星人从不相遇,人类与外星人的时间对比就毫无意义。

外星人的时间只是相对人类时间变慢了,但他们自身完全感受不到时间变慢,比如说外星人本来能活100年,并不会因为时间变慢而活得更长。

同样的道理,你以亚光速飞行,也不会因为时间变慢而活得更长,该活80年还是活年,在你眼里,你口袋里钟表的时间仍旧会像地球上的钟表一样行走。

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还有一个问题,时间真的是不可逆的吗

我们的固有认知里,时间的确是不可逆的,只有一个方向,也因为如此我们生活在一个因果世界里,因果是有先后顺序的。

举个例子,我打你一耳光,你才会感觉到脸疼。不可能出现“你先感觉到脸疼,然后我才打你一耳光”的情况!这就是因果律。

但是这种在我们看来固若金汤的因果律,在微观世界也被打破了,著名的双缝干涉实验早就表明了这一点。

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双缝干涉实验有很多版本,在著名的“量子延迟擦除实验”里,有两束光先后到达接收屏,实验表明,后到达接收屏的那束光,会影响到先到达接收屏的那束光的结果,这意味着后到达的光“提前”知道了结果,根据结果做出选择,反过来影响之前的那束光。

显然,在这个过程中,因果顺序完全被打破了。

而在19世纪末,物理学家庞加莱提出了颠覆我们传统认知的“庞加莱回归”:任何粒子在经过漫长时间过后,一定会回到无限接近初始位置的位置!

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宇宙万物都有是微观粒子构成的,所以,更深层的含义是,万物经历无比漫长的时间之后,一定会回到初始状态。说白了,只要时间足够漫长,宇宙大爆炸就可以再次上演。

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只不过所需要的时间是我们无法想象的!

不要以为“庞加莱回归”只是猜想,实际上科学家已经证实了。2018年科研人员在一套多粒子量子系统中,证实了“庞加莱回归”确实存在。

庞加莱回归,是否意味着时间是可逆的呢?在经历无比漫长的时间之后,时间总会回到最初的开始!

总结

看似简单的时间概念,没想到竟然隐藏着如此深刻奥秘,可以预见的是,随着人们对时间探索的不断深入,一定会发现更多奥秘。很多科学发现就是这样,在一些平淡无奇,在一些我们再熟悉不过的环境里,其实隐藏着很多宇宙奥秘,甚至是宇宙终极之谜!就看你有没有一颗好奇心和善于发现的眼睛了!