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物理学家有着不同的看法和理论,甚至质疑时间是否只存在于我们的意识中。
你可能认为时间是从大约138亿年前宇宙诞生的大爆炸开始的,但一些物理学家对时间的定义有所不同,提出了其他的看法。
我们的宇宙正在膨胀,所以它过去一定比现在更小。事实上,如果我们将宇宙的历史倒带,我们会看到宇宙几乎缩小到一个点(即大爆炸)大约发生在138亿年前。那时,时间是否开始了?遗憾的是,事情并不那么简单。爱因斯坦的广义相对论告诉我们,宇宙的背景是一个流动的连续体,称为空间-时间,其中的空间和时间都没有绝对的意义。而且,在大爆炸时,空间-时间扭曲成一个无限密度的点,称为奇点。我们不能说时间从那里开始,只能说那是一个断裂点,超越它,我们无法进行推测。
尽管如此,一些宇宙学家认为大爆炸之前曾经有一个“之前的时空”。一些人认为,另一个宇宙曾经存在,并且在大爆炸时它发生了收缩后“反弹”,形成了我们现在所观察到的膨胀时代。更为激进的宇宙学家罗杰·彭罗斯提出,新的宇宙可以从那些不收缩的宇宙中诞生,经过一次戏剧性的“重新标定”所有空间-时间的过程。
在这两种情形下,时间是永恒的,但这只是其中一种可能性。已故的宇宙学家斯蒂芬·霍金和詹姆斯·哈特尔曾提出,时间曾是像空间一样的普通维度,在大爆炸时它变成了空间-时间。另一种离奇的观点认为,空间-时间由类似粒子的片段构成。如果是这样,这些片段可能以不同的阶段排列,类似于蒸汽和液态水的关系。或许,大爆炸就是这些片段“凝结”成我们今天观察到的流体、连续的空间-时间的时刻。
遗憾的是,这些假设并没有坚实的观测证据支持。更糟糕的是,它们只将时间的起点等同于历史事件的开始。“在这种背景下,问‘时间是否开始’更像是问宇宙中的事件是否是无限的,而不是直接问时间这个概念的起点,”北卡罗来纳州维克森林大学的哲学家阿德里安·巴尔顿表示。要真正解释时间何时开始,我们需要反思是什么使得时间如此独特。
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时间不是我们可以随意探索的维度。我们记得过去,却无法预见未来,一切似乎都有一个不可逆的、朝前的轨迹。然而,奇怪的是,决定微观行为的基本方程在时间前后取反时形式完全相同。如果这些定律对事物是否向前或向后发展毫不在意,为什么时间只能单向流逝?一些物理学家认为,时间的箭头仅仅反映了我们的宇宙是一个孤立的系统,在这样的系统中,事物只能变得更加混乱,而不会变得更加有序。如果宇宙在大爆炸时起初是高度有序的,时间自然会沿着增加无序度的方向展开。
那么,时间究竟是存在于我们的意识中吗?
这个问题仍然依赖于事物的变化,而没有时间,事物如何发生变化呢?这个问题如此复杂,以至于一些哲学家认为,时间根本不是一种客观现象,而是心理上的投射。“把它和视觉颜色属性比较,”巴尔顿说,“玫瑰不是红色的。它们反射某个波长的光,红色是我们的一种感觉,而不是玫瑰的属性。”如果时间也像这样仅存在于我们的意识中,也许我们可以说它是随着意识的进化而开始的。
不过,我们也许不必走到哲学层面。如今,物理学的一个关键目标是将其两个核心支柱(广义相对论和量子力学)结合成量子引力理论。在某些尝试中,时间自然存在于许多可能的状态中,但只有在观察者面前才显现为一种状态。伦敦玛丽女王大学的理论物理学家沙恩·马吉德表示,这种方式的优势在于,时间可以从一个潜在的理论中“弹出”。但它的缺点是,时间似乎变得更加主观。“如果时间本身是量子力学的,”他说,“那么它究竟是谁的时间呢?”
本文译自 New Scientist,由BALI编辑发布。