首先我們需要?jiǎng)澐忠幌聦?duì)時(shí)間的分類,這篇文章只闡釋物理學(xué)上的時(shí)間。如果你是唯心論者,那么可能會(huì)感到突兀。
在物理學(xué)上,時(shí)間是真實(shí)存在的,這不為人的意志而改變。
事實(shí)上,很多人并不理解時(shí)間的概念,他們只是用粗略地用生活經(jīng)驗(yàn)度量時(shí)間,并認(rèn)為時(shí)間只是人腦抽象出的一種概念。這種思想極易產(chǎn)生這樣的疑問:宇宙大爆炸之前經(jīng)歷了多久?
甚至連哲學(xué)家康德也犯這樣的錯(cuò)誤,康德在四組二律背反中提出來如下的正反命題:
正命題:如果宇宙有一個(gè)開端,那為什么它在開端之前需要等待無限的時(shí)間?
反命題:如果宇宙存在了無限久,那為什么達(dá)到此時(shí)此刻需要無限的時(shí)間?
康德的這一組二律背反取決于絕對(duì)時(shí)空觀。而霍金告訴我們:談?wù)撚钪娲蟊ㄖ暗臅r(shí)間沒有意義。
誠然如此,時(shí)間是對(duì)物質(zhì)變化的度量,從宇宙大爆炸開始,宇宙誕生了物質(zhì),物質(zhì)不僅有質(zhì)量的屬性,也有運(yùn)動(dòng)是屬性。靜止的物質(zhì)永遠(yuǎn)只是相對(duì)的,而運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)才是絕對(duì)的。比如原子核外的電子出現(xiàn)在某一位置完全是隨機(jī)的,真空中一直存在正反粒子對(duì)的產(chǎn)生和湮滅,宇宙中沒有絕對(duì)靜止的事物。
大爆炸之后物質(zhì)總是在運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)帶來了變化,物質(zhì)的變化就是用時(shí)間來度量的。宇宙大爆炸之前沒有物質(zhì),沒有變化,所以就沒有時(shí)間?;蛟S人的意識(shí)無法理解“沒有時(shí)間”,所以總是想用因果觀理解宇宙大爆炸之前的樣子,就比如問南極之南是什么一樣,這種沒有定義的事物是沒有意義的。
你可以認(rèn)為時(shí)間是人腦的抽象概念,但是你不能否認(rèn)時(shí)間的本質(zhì)是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)。時(shí)間只是一個(gè)名詞,這個(gè)名詞對(duì)應(yīng)的意義是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。所以從這點(diǎn)來說,時(shí)間是不為人的意志而轉(zhuǎn)移的。
曾經(jīng)有人問我“力是真實(shí)存在的嗎?力是人發(fā)現(xiàn)的,還是發(fā)明的一種概念”。
事實(shí)上,力這個(gè)詞的確是發(fā)明的,而力的本質(zhì)是物質(zhì)的相互作用,是客觀存在的。所以,物質(zhì)的相互作用是發(fā)現(xiàn)的,只不過給“物質(zhì)的相互作用”起個(gè)簡單的名詞代替之則為簡便一點(diǎn),這個(gè)詞就是“力”。所以一般認(rèn)為“力”是發(fā)現(xiàn)的更為合適。
現(xiàn)在搞清楚了物理學(xué)上時(shí)間的概念,那么我們就進(jìn)入到更深的知識(shí)面
在經(jīng)典物理學(xué)中,時(shí)間是絕對(duì)的,均勻地流逝著,不受物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響。宇宙中所有的角落和地球共享同一套“時(shí)鐘”。
1905年,狹義相對(duì)論橫空出世,我們才明白宇宙并沒有統(tǒng)一的時(shí)間度量衡。相對(duì)運(yùn)動(dòng)快一點(diǎn)的天體時(shí)間就過的慢一點(diǎn),反之則時(shí)間就快一點(diǎn)。這時(shí)候我們已經(jīng)知道時(shí)間的流逝和物體的運(yùn)動(dòng)速度密切相關(guān)。
1916年,廣義相對(duì)論正式發(fā)表。這時(shí)候我們除了知道運(yùn)動(dòng)會(huì)影響時(shí)間,還知道了質(zhì)量也會(huì)影響時(shí)間。質(zhì)量大一點(diǎn)的天體,其周圍的時(shí)間流逝會(huì)比質(zhì)量小一點(diǎn)的天體過得慢。
在很多科幻電影中,我們可以看到宇航員為了進(jìn)入到未來,會(huì)駕駛飛船在黑洞視界外溜達(dá)一圈再回來。
黑洞的大質(zhì)量更顯著地扭曲了周圍的時(shí)空,宇航員在這種極度扭曲的時(shí)空內(nèi)停留,其時(shí)間相對(duì)于地球來說就慢了很多??赡茉诤诙粗車A粢惶欤倩氐降厍蛞呀?jīng)是一千年后了。黑洞周圍時(shí)間流逝的快慢程度取決于黑洞的質(zhì)量大小和距離黑洞視界的位置。
通過學(xué)習(xí)上面的知識(shí),我們已經(jīng)明白了宇宙中沒有統(tǒng)一的時(shí)間量度。
那么我們?cè)撊绾味x時(shí)間呢?
相對(duì)論給出的答案就是利用參考系,通過參考系我們就可以建立起局域的時(shí)間體系。
比如地球上的時(shí)間流逝幾乎是一樣的,這是由于我們統(tǒng)一用太陽和月球作為參考系。
但是有人會(huì)質(zhì)疑到:宇宙沒有統(tǒng)一的時(shí)間概念,那為什么科學(xué)家可以計(jì)算出宇宙的壽命為138.2億年呢?138.2億年難道不是統(tǒng)一時(shí)間概念嗎?
這是由于宇宙空間一直在膨脹,那么在越來越早的過去,天體之間的距離就是在收縮,直到縮小到一點(diǎn)。所以宇宙中所有的天體有統(tǒng)一的起點(diǎn),從這個(gè)起點(diǎn)上就可以構(gòu)建出出宇宙壽命的“通用”時(shí)鐘。
光線本身存在時(shí)間嗎?
我不能給出具體答案,因?yàn)闀r(shí)間對(duì)于光來說沒有意義。
我們目前對(duì)時(shí)空關(guān)系的認(rèn)識(shí)取決于狹義相對(duì)論。而狹義相對(duì)論的基本公設(shè)來自于麥克斯韋的光速不變的理論預(yù)言。
光速永恒不變意味著不管是什么樣的觀察者,看到的光速都是一樣的。如果你要測量一個(gè)手電筒發(fā)射出的光子上的時(shí)間流逝情況。
那么你就必須和光子保持同樣的速度觀測它,但是狹義相對(duì)論的推理是:有靜止質(zhì)量的觀察者運(yùn)動(dòng)越快,質(zhì)量就越大,所維持加速運(yùn)動(dòng)的能耗就越大,當(dāng)你越接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí),需要的能量就越多,甚至用上全宇宙的能量都不足以把你加速到光速。所以理論上是不允許你觀察光子上時(shí)間流逝的情況。
拋開理論,在純思想上你可以想象:如果你作為觀察者達(dá)到光速,并觀察到光子,那么你和光子就保持相對(duì)不變了,所以你看到的光子就是靜止的。那么你得到的結(jié)論就是:光子沒有時(shí)間或者說時(shí)間靜止。
但是這種純思想上的實(shí)驗(yàn)依舊會(huì)產(chǎn)生悖論。因?yàn)楫?dāng)有靜止質(zhì)量的你達(dá)到光速,那么相對(duì)論就土崩瓦解了,光速不變就錯(cuò)了,那么你還在用相對(duì)論的知識(shí)體系理解光子的時(shí)間流逝就毫無意義了。
時(shí)間并不適用光,光沒有時(shí)間概念。