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时间真的存在吗?我们如何知道?

来源:cnBeta.COM 发布时间: 2022-08-20 10:50:02 编辑:Emily

导读:我们的整个生活都由时钟来调节,但它们所测量的东西却不太确定。

我们的整个生活都由时钟来调节,但它们所测量的东西却不太确定。我们怎么能确定时间真的存在呢?朴次茅斯大学的专家Kazuya Koyama近日讨论了这点。

时间真的存在吗?我们如何知道?

闹钟在早晨响起。你赶着早班车去办公室。你在吃完午饭后进行午休。你赶上晚上的火车回来。你去跑一个小时的步。吃完晚饭后上床睡觉。这些日常活动反复进行。生日被庆祝,周年纪念日被记录,死亡被纪念。新国家的诞生,帝国的兴衰。整个人类的存在都与时间的流逝息息相关。然而,我们无法看到它,也无法触摸它。那么,我们怎么知道它真的存在呢?

“在物理学中,我们有所谓的‘绝对时间’的概念,它被用来描述不同的变化,作为事件的序列,”Koyama开始说道。“我们用牛顿物理学来描述事物的运动方式,而时间是其中的一个重要元素。”Koyama是朴茨茅斯大学宇宙学和引力研究所的宇宙学教授。

时至今日,经典的牛顿时间思想--在整个宇宙中时间是恒定的--仍然是人类在日常生活中体验时间的良好近似。我们都以同样的方式体验时间,我们都以同样的方式同步我们的时钟,无论我们身处世界何处,无论是伦敦、东京、纽约还是布宜诺斯艾利斯。

没有空间就没有时间

不过物理学家发现,时间实际上可以有不同的表现,并不像牛顿认为的那样一致。Koyama说:“当我们谈论时间的时候,我们也需要考虑到空间--它们一起出现在一个包装中。我们不能将两者割裂开来,一个物体在空间中移动的方式决定了它如何体验时间。”

简而言之,你所经历的时间取决于你作为观察者通过空间的速度。这正如爱因斯坦的狭义相对论所概述的那样,这是一个关于速度如何影响质量、时间和空间的理论。此外,根据爱因斯坦的广义相对论,巨大物体的引力会影响时间的流逝速度。此后进行的许多实验都证明了这是真的。

物理学家甚至发现,黑洞由于其巨大的引力场而扭曲了其周围的直接时空。在欧洲研究理事会的支持下,Koyama继续研究这一理论。

Koyama继续说:“一个好的、可靠的例子是看看我们是如何使用GPS的,可以让你了解这一切。GPS的工作是由于一个围绕地球运行的卫星网络。它们被放置在一个非常高的高度,因此它们所经历的重力比较弱。因此,它们的时间实际上应该比我们在地面上的时间快,因为我们在地面上的重力更大。但是,由于卫星是以非常高的速度绕着地球飞行,这实际上有助于减缓时间,补偿重力的不足。”

了解这两种效应如何运作并相互影响,对于确保全球GPS网络的正常运作至关重要。而这其中的一个关键因素是一个一致的时间理论,解释物体如何运动。因此,时钟并没有告诉我们假话:时间确实存在于我们自己的感知之外。

我们能回到过去吗?

最后,时间旅行是否有朝一日能够实现的问题不得不摆在Koyama面前。作为朴茨茅斯大学的宇宙学教授,他是最有资格告诉我们真相的。

Koyama说:“很抱歉让你们失望了,但要使时间旅行成为可能,我们需要发现一种全新的物质,它有能力改变时间和空间的曲率。这种物质将需要在自然界中根本不存在的属性。我们物理学家坚信,回到过去是根本不可能的--但幻想一下也不错。”