再论时间的本质,时间存在吗?它到底是什么?

2022年11月03日16:46:08 科学 1008

我们经常用“形影不离”形容人们与影子之间的关系密切,实际上还有一种东西比影子与我们的关系更加密切,它就是时间。

时间在我们身边无处不在,充斥着我们生活的每个角落,我们每时每刻都能感受到时间的存在和流逝。

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那么时间到底是什么?它真的存在吗?

爱因斯坦提出相对论之前的几千年时间里,人们认识时间是固有存在的,是绝对不变的。与空间一样,都是客观存在的,与周围环境改变没有任何关系。

但是人们并不认为时间是一种实体物质,但具有实际意义,甚至是独立于宇宙的一种存在方式。

不过这种观点实际上已经陷入了某种唯心思想:既然认为时间什么都不是,但又认为时间确实存在!

很多人还会认为时间只是人们的一种感觉而已,或者说是人们的一种错觉,认为时间是不存在的。

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到了19世纪末20世纪初,爱因斯坦的横空出世,彻底打破了人们的传统时空观,提出了完全颠覆性的时间和空间概念,第一次把时间空间与物质运动联系在了一起。

爱因斯坦把时间看成特殊的维度,与三维空间一起组成四维时空。更重要的是,爱因斯坦认为,时间和空间是有机的整体,两者不可分割,任何把时间和空间分割开的行为都没有意义。

这就好像我们约会时必须同时明确时间和空间地点,如果只有空间(地点)没有时间,你的约会就没有任何意义。比如说,明天下午在某地点见面,这样的约会就没有意义,因为你没有说什么时候见面!

世界是运动的,永不停息地运动,而这个永不停息的运动变化表现出来的就是时间,空间同样如此。

既然时间的本质是运动变化,那么物体的运动当然会影响到时间,这也是“钟慢效应”成立的根基所在。

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狭义相对论中的“钟慢效应”,也就是“时间膨胀效应”,充分说明了时间的存在。

钟慢效应,说白了就是观察者效应,不同参照系下感受到的时间流逝速度并不一样。每个观察者在自己的参照系下感受到的时间并不会有什么不同,这也叫“固有时”,通俗来讲就是每个人主观感受到的时间。

但固有时对于不同参照系下的观察者来讲感受并不是一样的,比如说你静止在地面上,我乘坐飞船高速飞行,在你看来,我的固有时与你看到我的固有时并不一样,你会发现我的固有时变慢了,但我自己并不会感觉到变慢。

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实际上这就是“双生子佯谬”的核心所在。哥哥乘坐亚光速飞船离开地球,弟弟呆在地球上,哥哥在离开并返回地球的过程中,经过加速和减速,实际上已经变换了时空,哥哥返回地球时,会变得比弟弟更年轻,相对弟弟,哥哥的时间变慢了。

广义相对论解释双生子佯谬比较简单,狭义相对论同样可以解释,但有些复杂。而用“世界线”解释也很好理解。

世界线,说白了就是“闵可夫斯基四维时空中的间隔”,注意这里不是时间或者空间间隔,而是时空间隔。

同一个时间,在任何参照系中的世界线是一样的,所以,在任何参照系下讨论双生子佯谬,结果都是一样的。下图就是哥哥和弟弟的世界线。

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可以看出,哥哥的世界线更长,弟弟的世界线更短。是否就意味着哥哥的时间更长,弟弟的时间更短呢?

非也!事实上恰恰相反。你可能会提出质疑:图中明明就是哥哥的时间更长啊。确实没错,但那是在欧式几何中。而在闵可夫斯基时空中,哥哥世界线的长度比弟弟世界线的长度要短!所以哥哥的时间比弟弟更慢!

总结就是,时间也是一种客观实在性,是确实存在的,与物体的颜色,形状,重量等度量一样,都是客观存在的,虽然不是实体物体,但可以被我们感受到,是实体物质的某种存在形式!

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