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参考消息网7月6日报道

据英国《新科学家》周刊网站6月15日报道,我们呱呱坠地;我们活着;在某个时刻,我们等待死亡降临。认为我们的存在受到时间限制的观念是人类经验的根本。我们无法与之抗争——说实话,我们根本不知道自己在与什么抗争。时间是一个普遍性,我们所有人——尤其是物理学家——都未能抓住它的本质。但时间为何如此让人捉摸不透?南丹麦大学理论物理学家阿斯特丽德·艾希霍恩说:“如果我们能够很好地回答这一问题,那么它就算不上什么问题了。”

从某种角度来看,时间很简单:因为有了它,事情才不会一股脑儿地在同一时间发生。或许说来轻巧,但至少在这一点上大家都能达成共识。艾希霍恩说:“时间,其实就是事情的因果关系。”

宇宙扩张的想象图(资料图片)

这样看来,时间的存在可以被解释为某种宇宙的先决条件,在这其中,一些事情导致其他事情发生。而生活在其中的智慧生物则可以提出“时间是什么”这类问题。除此之外,时间的本质是神秘的。例如,为什么事物只能沿着时间的一个方向行进发展,但在三维空间中可以在多个方向移动。

从牛顿的运动定律到量子力学,大多数物理学理论回避了这类问题。在这些理论中,时间是一个“独立变量”,其他事物会改变,但任何东西都不能改变时间。从这个意义上说,时间存在于物理学范畴之外,就像独立于宇宙之外一个节拍器,而宇宙中的一切则依照节拍徐徐展开。

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爱因斯坦在20世纪初提出的相对论则拿捏住了这一虚无缥缈的问题。在相对论中,时间是一种物理的、动态的东西,与空间融合形成时空——即宇宙架构本身。时空不是绝对的,而是相对的,因运动和重力而扭曲。如果你的速度够快,或者你处在一个强大的引力场中,时间就会放慢速度。

时间的相对论带来了广泛的结果。由于没有专门的方式定义时间的流逝,因而也就没有专门的方式来定义“当下”。爱因斯坦的结论是,所有的“当下”——过去、现在和未来——必须同时存在,这种被称为“四维块状宇宙”的图景与人类的感官直觉可以说完全相悖。

之所以会出现这种不匹配,是因为在我们的宇宙中,光速是有限的。我们只能局限于某种速度来感受周围。因而人类注定无法以神的角度来观测到这种固体块状宇宙。

北卡罗来纳州立大学的宇宙学家凯蒂·马克说:“实际上,因果关系牢牢地禁锢了我们的感知。我们的经验以及任何影响我们的东西都受到了因果关系的强烈限制。”

时间的神秘不止于此。据我们所知,宇宙始于138亿年前的一次大爆炸。爱因斯坦的广义相对论把时间作为宇宙物理结构的一部分,它还暗示,时间本身是有开始的——或许也是有结束的。正如量子理论所暗示的,宇宙之外不可能存在永恒的节拍器在不断地滴答作响,因为这样的来源必须独立于空间与时间之外。这在相对论和量子理论之间形成了一个当下无法逾越的鸿沟。艾希霍恩等研究人员希望能够跨越这一鸿沟,朝着更加统一的物理学图景——一幅对时间拥有完全不同构想的图景迈进。

许多“量子引力”理论提出,如果你能放大到非常接近爱因斯坦时空结构,即放大到最细微的程度,也就是所谓的“普朗克尺度”,你就会发现一个子结构——一种量子像素化。这将打开全新可能性的大门。艾希霍恩说:“很可能,物质世界中空间和时间的量子结构,与仅仅存在于头脑想象中的只包含空间和时间的宇宙有所不同。”

并非所有人都认为我们需要走这么远。有些人认为,通过更好地理解量子理论,也可以认识到时间的本质。或许时间本来就是虚无缥缈的海市蜃楼。马克说,就像树叶的颜色或图案一样,时间可能是某种无关紧要的东西,我们发明时间就是为了弄清我们周围的事物,以及生活中的规律。

毕竟,我们从不去衡量时间本身,而是在衡量有规律的变化(无论是四季的转换、钟摆的摆动还是铯原子的振荡),我们通过逆向工程来研究我们称之为“时间”的神秘物质。马克说:“这是我们看到的东西,它似乎就存在于那里。而对于宇宙来说,这或许是无关紧要的。”

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