黑洞創造時間

一位物理學家認為，宇宙的膨脹可以創造出新的時間。要想證明這個，他建議去關注黑洞的合併。

100多年前，愛因斯坦根據自己的廣義相對論預言，時空自身會產生「漣漪」並向周圍傳播出去，這就是引力波。在2015年9月，藉助兩個位於美國的激光干涉引力波天文台（LIGO），人類第一次檢測到了引力波——它是由遠在銀河系之外的兩個黑洞合併時產生的。

這個科學發現，不只是驗證了廣義相對論的正確性，而且引力波還能為科學家了解宇宙打開一個新的窗口。此外，一位物理學家還相信，過不多久我們還能藉助引力波目睹一個超乎想像的事件：時間的創生。

這位物理學家叫做理查德·米勒，是美國加州大學伯克利分校的教授。他認為，當黑洞合併時，除了擾動時空產生引力波之外，它還會產生一段新的時間。這是一個大膽的想法，但米勒的理論有著堅實的理論基礎。

時間和空間的統一性

從亞里士多德到愛因斯坦，歷史上許多最傑出的思想家都曾探究過時間的本性，然而卻無功而返。古羅馬帝國時期的哲學家奧古斯丁就曾說過，「時間究竟是什麼？沒有人問我，我倒清楚。有人問我，我想說明，便茫然不解了。」這正概括了許多思想家的困境。

而米勒的理論可能有助於我們揭示時間的真相。他的理論基礎，就是愛因斯坦的相對論。根據相對論，我們生活在三維空間中並隨著時間的流逝從過去走向未來，這一切只不過是個錯覺。愛因斯坦堅持認為，時間和空間不是彼此分離的，它們是同一個東西的不同體現，這個東西他被稱為「時空」。

愛因斯坦在他二十幾歲的時候，就發現根據他的這個想法，能導致一系列意想不到的效果。比如，一個物體在接近光速時時間會變慢，在運動方向上長度會縮短。儘管看似不可思議，但相對論的這些預言都被實驗所證實。然而，把時間和空間統一起來，仍然有一些問題。任何人都可以做一個簡單實驗，指出其中一個問題：我們可以在空間中靜止不動，但在時間中卻不行。

當然，還有其他難題。基本的物理法則從不考慮時間是怎麼流逝的，不管時間向前流逝還是向後流逝，都會給出同樣的答案。但從山川的侵蝕到萬物的衰變，我們周圍的一切似乎都在表明，時間的確有一個「箭頭」，從過去指向未來。

為了寫一本書，米勒開始把所有關於時空的問題都整理起來。在寫書的過程中，他頭腦中閃現出了一個靈感。他意識到，時間的流逝可能是一段段新的時間不斷產生帶來的。

那麼，一段時間是怎麼創造出來的呢？米勒在時間和空間的統一性中找到了答案。自從90多年前發現宇宙在膨脹以來，科學家們不得不接受這樣的觀點：宇宙在膨脹過程中，不斷有新的空間創造出來。米勒認為，因為時間和空間是同一個東西的不同方面，那麼這也意味著宇宙的膨脹可以創造出時間。

「每一時刻，宇宙變大一點，同時還多了一點時間。」米勒解釋道。這樣，米勒就成功地解釋了時間為何會流逝。他說，此時宇宙膨脹所產生的新的時間，就是我們所認為的「現在」，而時間的流逝就是這些「現在」不斷產生帶來的。

理查德·米勒

創造時間的黑洞

米勒並不滿足於此，他還想找到一種方法來檢測他的理論。當時，米勒還沒有找到一種可施行的檢測辦法，他選擇寫完他的書，並於2016年出版。這本書叫做《現在：物理的時間》。不過，就在他完成他的書的時候，LIGO的科學家宣布檢測到了引力波。這改變了一切。米勒意識到，LIGO可以檢測黑洞合併時創造時間的過程。因為在這個過程中，它們創造了大量新的三維空間，同時也能創造出新的時間。

黑洞以毀滅者而不是創造者聞名，它們能創造出新的時間和空間的想法，是非常違反直覺。為了闡明這究竟是怎麼一回事，可以使用一個類比來理解。單一的黑洞，通常被描述為時空組成的一張橡皮膜上的一個漏斗形凹陷。這個凹陷的面積會大於原來平坦時的面積，因為橡皮膜被拉伸了。這個類比並不太完美，因為黑洞是三維的，而橡皮膜是二維的。但從中，你可以理解黑洞製造出了更多的時空。

如果我們可以見證一個黑洞的誕生，那麼我們不僅能檢測到創造出的新空間，我們應該也能檢測到創造出的新時間。麻煩的是，不知道黑洞形成的精確時刻，你沒有辦法檢測到創造出的新時間造成的影響。

而LIGO檢測到引力波這個事件，給了米勒一個解決辦法。這個引力波是兩個黑洞合併時產生的。而在合併過程中，兩個黑洞會以螺旋式方式彼此靠攏。根據合併前的運動狀況，科學家可以十分精確地預測出兩個黑洞何時發生合併。

米勒表示，黑洞的合併將再次創造出新的空間，因為最終的黑洞質量將比原來兩個黑洞中的任何一個都大。他進行了粗略的計算，發現2015年9月的黑洞合併事件，將會在黑洞周圍創造出數百萬立方千米的新的三維空間，同時還會創造出一段一毫秒左右的時間。創造出的新時間，會導致黑洞最終合併為一個黑洞時產生的引力波在向外傳播時，會多花費一段時間。LIGO的科學家應該能發現，檢測到的引力波信號存在一個短暫的延遲。

黑洞的合併能創造出新的空間以及時間

米勒不滿足於粗略的計算，他隨後與美國加州理工大學的相對論專家肖恩·馬奎爾開始合作，用更嚴謹的數學進行了分析。他們最終確認，他們的理論是可行的，而且LIGO有能力檢測新創造出的「現在」。但他們發現，LIGO第一次檢測到的引力波信號略微弱了些，還不足以驗證米勒的理論。米勒希望將來LIGO能夠檢測到更強的引力波信號，來驗證他的理論。

米勒很樂觀，認為過一兩年就能檢測到一個強信號。不過最近，他開始與一位同事一起在實驗室里設計個實驗，來測試他的想法。該實驗涉及建造一個能測量本地微觀空間和時間的非常複雜的時鐘。米勒並不想透露出關於實驗更多的細節，因為他們想成為這個研究領域的第一。

米勒還表示，他的同行們對他的研究比較感興趣，而且他們還沒有在他的理論中找到任何缺陷。也許，藉助米勒和他的同事的實驗，或一個來自深空的引力波信號，能讓我們目睹時間創生的過程，並最終揭示出時間的本質。

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