时间既普通又神秘,普通在于太阳东升西落一日三餐,处处都少不了时间,我们对时间可谓是非常的熟悉。但是像牛顿和爱因斯坦等一众科学巨匠对于时间又有不同的看法,时间颇为神秘。
从大的角度来考虑,空间时间和物质是构成宇宙的三要素,它们三者之间缺一不可。我们对于时间最直接的印象就是生老病死,从出生到死亡百年光阴,这足以说明时间在不断地流逝。
举一个简单的例子,在一个密闭的黑暗空间中完全真空没有任何物质,这也就意味着没有物质变化的过程,那么无论是一秒钟还是一年,时间都毫无意义。但在这样的环境中时间是否真实存在?
把一颗持续演化的恒星放在密闭空间中,接下来有不同的观点,我们必须要先搞清楚时间的本质,因为时间的存在物质才会发生持续性变化或者说因为物质的变化让人们定义出时间,物质变化约等于时间流逝。
如果说时间是宇宙真实存在的性质,时间起到控制作用,那么当时间存在并且流逝,那么物质的变化就会持续,当时间静止或者不存在,物质的变化也停止,一切趋向于永恒。但如果说时间仅仅是人类定义出来的概念,只是用来表示物质的变化过程,那么时间就毫无意义了。
在牛顿的经典物理学中时间空间必不可缺,涉及到物质运动就需要有时间的参与,当然也要有空间的存在,但时间和空间在牛顿的理论体系中完全是单独存在的。牛顿所坚持的是一种绝对时空观,这也是当代人类日常生活中所坚持的。
例如出去和朋友聚餐,约好时间和地点就可以,这个时候不会有人说是谁的时间,或者说是哪个参考系内的时间,因为大家的时间都是统一标准的。但是爱因斯坦却不这样认为,爱因斯坦认为时间是相对的,并且时间的流逝速度是可以变化的,这也就产生了不同的“时间体系”。
如果按照爱因斯坦的狭义相对论,行走的人和开车的人时间流逝速度就不相同,只不过因为速度差异下被忽略而已。爱因斯坦狭义相对论认为时间的流逝速度和物体的运动速度有绝对关系,物体运动速度越快时间的流逝速度越慢,当速度无限接近于光速,那么时间就无限接近于静止,意味着时间没有流逝。
例如光子没有静止质量,它的运动速度就是光速,那么它的时间是静止的,因此说光子的寿命是永恒的,除非被其它物质所吸收、否则将在宇宙深空中一直存在。
爱因斯坦认为时间的流逝速度是可以变化的,根据运动速度和所处引力场大小的不同都有变化,在《星际穿越》中出现的情节,主角一行人去到一颗新的天体,在那里的时间一小时等于地球上七年,就是因为所处的引力场不同。那颗新的天体在绕超大质量黑洞旋转,所处的引力场自然大,那么时间的流逝速度就会变得很慢。
因为爱因斯坦我们知道了时间流逝速度可以变化,那么时间还具备哪些特性?
时间和空间合在一起可以称之为四维时空,空间维度很好理解,就像是数学中所学的笛卡尔坐标系(X、Y、Z),每个坐标轴都有两个方向,但时间就不同了,时间只能朝着一个方向,永远无法逆转。
时间流逝的方向就是熵增的方向。
热力学第二定律如果从热量的角度来思考,那就是热量可以自发地从温度高物体传递至温度低的物体,但是这个过程不可以逆转;如果从熵的角度出发,那就是对于孤立系统熵会逐渐的增大永不减少。
熵增的例子在日常生活中很常见,经常居住的屋子只会从干净整洁变得杂乱无章,这是一种自发的过程,那么当我们收拾屋子,这就是熵在减少需要做功。也就意味着熵增永远都是自发进行的,要想实现熵减只能额外的提供功,时间的方向实际上就是熵增的方向,时间不可逆转熵也不可能自发的减少。
熵增定律某种意义上来说确定了人类文明的未来。时间真实存在,每时每刻都在不停地流逝,生老病死就是常态。
时间真的是人类记忆的错觉吗?其实只能说人类给时间做了一个定义,但即使6500万年前恐龙没有灭绝,人类文明没有出现,时间依然存在,太阳会正常演化直到死亡,宇宙会正常演化直到热寂,这一切都没有变化。
文/科学黑洞,图片来源网络侵删。