再論時間的本質,時間存在嗎?它到底是什麼?

2022年11月03日16:46:08 科學 1008

我們經常用“形影不離”形容人們與影子之間的關係密切,實際上還有一種東西比影子與我們的關係更加密切,它就是時間。

時間在我們身邊無處不在,充斥着我們生活的每個角落,我們每時每刻都能感受到時間的存在和流逝。

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那麼時間到底是什麼?它真的存在嗎?

愛因斯坦提出相對論之前的幾千年時間裡,人們認識時間是固有存在的,是絕對不變的。與空間一樣,都是客觀存在的,與周圍環境改變沒有任何關係。

但是人們並不認為時間是一種實體物質,但具有實際意義,甚至是獨立於宇宙的一種存在方式。

不過這種觀點實際上已經陷入了某種唯心思想:既然認為時間什麼都不是,但又認為時間確實存在!

很多人還會認為時間只是人們的一種感覺而已,或者說是人們的一種錯覺,認為時間是不存在的。

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到了19世紀末20世紀初,愛因斯坦的橫空出世,徹底打破了人們的傳統時空觀,提出了完全顛覆性的時間和空間概念,第一次把時間空間與物質運動聯繫在了一起。

愛因斯坦把時間看成特殊的維度,與三維空間一起組成四維時空。更重要的是,愛因斯坦認為,時間和空間是有機的整體,兩者不可分割,任何把時間和空間分割開的行為都沒有意義。

這就好像我們約會時必須同時明確時間和空間地點,如果只有空間(地點)沒有時間,你的約會就沒有任何意義。比如說,明天下午在某地點見面,這樣的約會就沒有意義,因為你沒有說什麼時候見面!

世界是運動的,永不停息地運動,而這個永不停息的運動變化表現出來的就是時間,空間同樣如此。

既然時間的本質是運動變化,那麼物體的運動當然會影響到時間,這也是“鐘慢效應”成立的根基所在。

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狹義相對論中的“鐘慢效應”,也就是“時間膨脹效應”,充分說明了時間的存在。

鐘慢效應,說白了就是觀察者效應,不同參照系下感受到的時間流逝速度並不一樣。每個觀察者在自己的參照系下感受到的時間並不會有什麼不同,這也叫“固有時”,通俗來講就是每個人主觀感受到的時間。

但固有時對於不同參照系下的觀察者來講感受並不是一樣的,比如說你靜止在地面上,我乘坐飛船高速飛行,在你看來,我的固有時與你看到我的固有時並不一樣,你會發現我的固有時變慢了,但我自己並不會感覺到變慢。

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實際上這就是“雙生子佯謬”的核心所在。哥哥乘坐亞光速飛船離開地球,弟弟呆在地球上,哥哥在離開並返回地球的過程中,經過加速和減速,實際上已經變換了時空,哥哥返回地球時,會變得比弟弟更年輕,相對弟弟,哥哥的時間變慢了。

廣義相對論解釋雙生子佯謬比較簡單,狹義相對論同樣可以解釋,但有些複雜。而用“世界線”解釋也很好理解。

世界線,說白了就是“閔可夫斯基四維時空中的間隔”,注意這裡不是時間或者空間間隔,而是時空間隔。

同一個時間,在任何參照系中的世界線是一樣的,所以,在任何參照系下討論雙生子佯謬,結果都是一樣的。下圖就是哥哥和弟弟的世界線。

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可以看出,哥哥的世界線更長,弟弟的世界線更短。是否就意味着哥哥的時間更長,弟弟的時間更短呢?

非也!事實上恰恰相反。你可能會提出質疑:圖中明明就是哥哥的時間更長啊。確實沒錯,但那是在歐式幾何中。而在閔可夫斯基時空中,哥哥世界線的長度比弟弟世界線的長度要短!所以哥哥的時間比弟弟更慢!

總結就是,時間也是一種客觀實在性,是確實存在的,與物體的顏色,形狀,重量等度量一樣,都是客觀存在的,雖然不是實體物體,但可以被我們感受到,是實體物質的某種存在形式!

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