時間真的存在嗎?我們如何知道?

我們的整個生活都由時鐘來調節,但它們所測量的東西卻不太確定。我們怎麼能確定時間真的存在呢?朴次茅斯大學的專家Kazuya Koyama近日討論了這點。

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鬧鐘在早晨響起。你趕着早班車去辦公室。你在吃完午飯後進行午休。你趕上晚上的火車回來。你去跑一個小時的步。吃完晚飯後上床睡覺。這些日常活動反覆進行。生日被慶祝,周年紀念日被記錄,死亡被紀念。新國家的誕生,帝國的興衰。整個人類的存在都與時間的流逝息息相關。然而,我們無法看到它,也無法觸摸它。那麼,我們怎麼知道它真的存在呢?

“在物理學中,我們有所謂的‘絕對時間’的概念,它被用來描述不同的變化,作為事件的序列,”Koyama開始說道。“我們用牛頓物理學來描述事物的運動方式,而時間是其中的一個重要元素。”Koyama是朴茨茅斯大學宇宙學和引力研究所的宇宙學教授。

時至今日,經典的牛頓時間思想–在整個宇宙中時間是恆定的–仍然是人類在日常生活中體驗時間的良好近似。我們都以同樣的方式體驗時間,我們都以同樣的方式同步我們的時鐘,無論我們身處世界何處,無論是倫敦、東京、紐約還是布宜諾斯艾利斯。

沒有空間就沒有時間

不過物理學家發現,時間實際上可以有不同的表現,並不像牛頓認為的那樣一致。Koyama說:“當我們談論時間的時候,我們也需要考慮到空間–它們一起出現在一個包裝中。我們不能將兩者割裂開來,一個物體在空間中移動的方式決定了它如何體驗時間。”

簡而言之,你所經歷的時間取決於你作為觀察者通過空間的速度。這正如愛因斯坦的狹義相對論所概述的那樣,這是一個關於速度如何影響質量、時間和空間的理論。此外,根據愛因斯坦的廣義相對論,巨大物體的引力會影響時間的流逝速度。此後進行的許多實驗都證明了這是真的。

物理學家甚至發現,黑洞由於其巨大的引力場而扭曲了其周圍的直接時空。在歐洲研究理事會的支持下,Koyama繼續研究這一理論。

Koyama繼續說:“一個好的、可靠的例子是看看我們是如何使用GPS的,可以讓你了解這一切。GPS的工作是由於一個圍繞地球運行的衛星網絡。它們被放置在一個非常高的高度,因此它們所經歷的重力比較弱。因此,它們的時間實際上應該比我們在地面上的時間快,因為我們在地面上的重力更大。但是,由於衛星是以非常高的速度繞着地球飛行,這實際上有助於減緩時間,補償重力的不足。”

了解這兩種效應如何運作並相互影響,對於確保全球GPS網絡的正常運作至關重要。而這其中的一個關鍵因素是一個一致的時間理論,解釋物體如何運動。因此,時鐘並沒有告訴我們假話:時間確實存在於我們自己的感知之外。

我們能回到過去嗎?

最後,時間旅行是否有朝一日能夠實現的問題不得不擺在Koyama面前。作為朴茨茅斯大學的宇宙學教授,他是最有資格告訴我們真相的。

Koyama說:“很抱歉讓你們失望了,但要使時間旅行成為可能,我們需要發現一種全新的物質,它有能力改變時間和空間的曲率。這種物質將需要在自然界中根本不存在的屬性。我們物理學家堅信,回到過去是根本不可能的–但幻想一下也不錯。”

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