对于不断变化的宇宙,我们似乎都能明辨其移动的轨迹,然而,判定一物体相对于我们的静止状态却似乎颇为棘手。一种解诀之道在于引入空间这一概念——亦即我们所称的位置概念。
譬如,你手握相机,记录我从A点移至B点的过程,你自然清晰看到我移动的路径。然而,对于他人来说,他们无法确定我是否从B点走向A点,因为在物理法则中,两种路径都是可行的。
然而,经典物理学告诉我们,时间是一成不变的,而且只能向前行进,就如同射出的箭矢,永远不会回溯。
在经典物理学的范畴下,时间的概念符合我们日常的认知,给我们一种内心的平和,毕竟时间的绝对性与我们的生活经验不谋而合。我们本能地认为时间是一维的,拥有先后顺序,我们也确信只能回溯过往的时光,感受当下的流逝,而不可能窥见或体验未来的时间。
但是,经典物理学并未回答一个疑问:为何时间只能单向“顺时针”旋转,而不能“逆时针”倒流?
在经典物理的理论框架内,时间箭头本应有双向,并且这两个方向应该相互对称。这种对称性在理论上是合理的,但在实际经验中却鲜有感触。
显而易见,在很长的一段时间里,人类对于时间的描绘是模糊而抽象的,并没有触及时间的本质。
然而到了19世纪中期,人们对于时间的理解和方向感有了重大突破。克劳修斯提出了热力学第二定律,为我们提供了全新的时间观念。
热力学第二定律认为,孤立系统内的混乱度将持续增加,直至达到最大混乱度。这就是所谓的熵增定律,而熵代表的就是混乱度。
这意味着,如果我们的宇宙是一个孤立的系统,它将自发地走向混乱,而不是有序。这种趋势在日常生活中随处可见,一切似乎都有向混乱发展的倾向,比如破碎的镜子无法自行修复,只会更加无序。
打个比喻,你的房间若是长期无人打理,一定会自发地陷入无序混乱之中,无法自然变得整洁。当然,你可以通过打扫使其有序,看似熵减,但实际上,打扫过程中你必然会制造更多的无序,因为你释放了能量,影响了周围的环境。
这意味着,尽管我们可以在局部地区和特定时间内创造出有序的低熵环境,但无法扭转宇宙整体走向混乱的大趋势。而宇宙自发地走向熵增,表现的就是时间箭头无情地指向未来,无法回溯到过去,这再次确认了时间的方向性。
然而,时间真的就是绝对的吗?时间真的不能倒流吗?
实际上,时间的绝对性早已被质疑。一百多年前,爱因斯坦提出了著名的狭义相对论,为我们展示了一个全新的相对时空观,指出时间和空间都是相对的,每个人所经历的时间实际上都有所不同。速度和引力都会影响时间的流逝。
具体来说,你所经历的一秒与我所经历的一秒其实是有所区别的,只不过由于我们都在地球上,所经历的速度和引力几乎相同,我们感受不到这种微小的时间差异。
但假设你以亚光速离开地球,或者在黑洞附近停留片刻,比如一小时之后返回地球,你会发现地球时间可能已经过去了几十年甚至更久,你回到了地球的未来。
尽管时间是相对的,但这种相对性仅在两个人处于同一参照系时才有意义。速度和引力虽然让时间变慢,但对于永远不返回地球的你来说,无论你的时间变得多慢,对我而言都没有意义。
也就是说,每个人都只需对自己的“本征时间”负责,即每个人口袋中钟表所显示的时间。
假设几千光年之外的黑洞附近住着外星人,强大的引力让他们的时间流逝异常缓慢,他们的一年相当于地球的千年,但若人类与外星人永不相遇,这种时间对比便无足轻重。
同样的道理,如果你以亚光速飞行,你也不会因为时间变慢而寿命延长,你仍然会度过你应有的岁月。
还有一个疑问,时间真的无法逆行吗?在我们的认知中,时间的确是单向的,这导致我们生活在一个有因果关系的世界中,因果关系有其固有的顺序。
例如,我拍你一巴掌,你才会感到疼痛。不可能先有你感到疼痛,后有我拍你一巴掌的情况出现。这就是因果律。
然而,在微观世界中,这种因果律也在双缝干涉实验中被挑战。在著名的“量子延迟擦除实验”中,先后到达接收屏的两束光表明,后到达的光可以影响到先到达的光,这意味着后发生的事件似乎“预知”了结果,并据此影响了之前的光束。
显然,在这里,因果的顺序被彻底颠覆了。
19世纪末,物理学家庞加莱提出了颠覆我们传统认知的“庞加莱回归”:任何粒子经过足够长的时间后,一定会回到几乎与初始位置相同的地方。
这表明,万物皆由微观粒子构成,经过无限长的时间后,万物都有可能回到其初始状态。换言之,只要时间足够长,宇宙大爆炸这样的事件也有可能再次发生。
虽然这种可能性需要我们无法想象的时间跨度,但“庞加莱回归”并非仅仅是假设,科学家们已经在多粒子量子系统中证实了这一现象的存在。
庞加莱回归是否意味着时间是可以逆行的?在足够长的时间后,时间似乎能够回到最初的起点!
总结来看,看似简单的时间概念,实则包含了深邃的奥秘。可以预见,随着我们对时间探索的深入,更多秘密将被揭示。许多科学发现都是如此,在看似寻常的环境中,往往隐藏着宇宙的奥秘,甚至是终极的真理!这取决于你是否拥有一颗好奇的心和敏锐的观察力。