时间从何而来?为什么我们会感觉时间在流动?


时间从何而来?为什么我们会感觉时间在流动?


导语:保罗·戴维斯(Paul Davies)的内心充满了各种各样的问题。作为亚利桑那州立大学的物理学家,他研究的领域涉及很广,从抽象的理论物理学和宇宙学,到更加具体的天体生物学——对地球以外生命的研究。近日,Nautilus网站与保罗·戴维斯进行了一次对谈,并自然而然地谈到了时间,这是他长期以来很感兴趣的课题。以下就是这次谈话的部分记录。

时间流动是真实的还是一种假象?

时间流动是一种假象,而且真诚地说,我不知道有多少科学家和哲学家会对此持有异议。之所以说它是假象,是因为如果不这么认为,那所谓时间在流动到底是指什么呢?当我们说某种东西像河水一样流动,意思是某时某刻河流的一部分在之前的某个时刻处于另一个位置。换句话说,河水会随时间而运动。但是,时间无法随时间运动——时间就是时间。许多人在思维上犯了一个错误,认为时间不会流动的说法意味着没有时间,时间不存在。这太荒谬了。时间当然存在。我们用钟表来测量它。钟表测量的不是时间的流动,而是测量时间的间隔。当然,不同事件之间存在着时间间隔;这正是钟表所测量的。

 时间流动的印象从何而来?

我想要做个类比。假设我站着,旋转几圈后停止。然后我就会有一种压倒一切的感觉,觉得整个宇宙都在旋转。我感觉到旋转,但我知道宇宙并没有旋转。类似的,我感觉时间在流动,但当然,我知道它并没有流动。而且,有可能对这一假象的解释与大脑中某些东西有关,并且与记忆(比如放下某段记忆)存在联系。因此,这是我们的一种感觉,但不是时间本身的性质之一。

人们思考的另一件事是:他们认为否定时间的流动就在否定时间对于世界的不对称性。当然,世界上的事情都遵循一个方向序列。把鸡蛋丢到地上,它就会破裂。你不会看到鸡蛋重新组装起来。地震后建筑物会倾倒,而它们不会自动从碎石堆中重新崛起。日常生活中还有许许多多这样在时间中不对称的例子;这是世界本身的性质。这不是时间的性质,而对此的解释可以追溯到非常早期的宇宙及其初始条件。那就是一个完全不同且值得尊重的课题了。

时间会不会流动。那是哲学的一部分。

时间是宇宙的根本吗?

时间和空间是我们制定当前所有宇宙理论的框架,但还存在一些疑问,它们是否可能是宇宙中后来出现,或者说次要的特性?或许宇宙的法则根本上是根据某种“前空间”和“前时间”制定的,而这些“时空”来自某种更加基础的东西。

现在,很明显,我们在日常生活中经历的是一个三维的世界和一维的时间。但是,回到大爆炸的时候——我们并不知道宇宙如何在大爆炸中诞生,但我们认为量子力学可能与此有关——可能就是我们所说的经典时空的概念,一切似乎都有明确的定义,也许这一切都已经终结。因此,也许不仅仅是物质世界和能量,甚至时空本身也是宇宙早期阶段的特殊产物。我们不知道。这项工作还有待研究。

所以时间可能是后来产生的?

在我的职业生涯开始之前,有关时空是后来产生的,是次要特征——来自某种更加原始,或者说某种在我们对自然的描述中处于基础位置的东西——的说法一直萦绕在我们周围。美国理论物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)相信这一说法,并在20世纪50年代为此撰文,称存在某种前几何学促成了几何学的出现,正如原子促成了连续弹性体的出现。人们对这一说法很感兴趣。

问题在于,我们没有任何相关的实验。你可以能为此想象出数学模型,但验证它们似乎毫无希望。我认为原因在于,大多数人感觉如果存在某种支撑时间和空间的东西,以及任何偏离我们对时间和空间连续认知的概念,可能都只会在所谓的普朗克尺度上表现出来。这一尺度比原子核还小20个数量级,而我们目前最好的仪器只能探测比原子核高几倍的尺度。我们在普朗克尺度上以可控方式进行探测是非常困难的。

 如果多重宇宙存在,它们是否有一个共同的时钟?

不同观察者和不同地方的时间相互比较,即使在同一个宇宙中也是一件很微妙的事情。当你谈论时钟的速率是多少时,比如说在黑洞表面附近,那里时钟的速率就与地球上的时钟有很大不同。因此,甚至一个宇宙中都没有共同的时钟。

但是,如果现在存在一个多元宇宙,无论每一个宇宙是否都具有各自的时间,你都只能在拥有某种信号传递途径的前提下,对两个宇宙的时间进行比较。这取决于你的多元宇宙模型。现在宇宙学家们提出了很多模型,在其中一个经常谈论的模型中,各个宇宙似乎都处于一个膨胀的超级结构——外形上如同泡泡——之中,并没有能直接比较两个泡泡之间时钟差异的方法。


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