時間是什麼？什麼是時間？

時間，正如已故物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler）所說，是大自然為了確保所有的事不會一起發生所採用的方法。

不過時間還從事著許多其他工作。它讓雞蛋能夠炒熟，讓玻璃能夠碎裂，並在宇宙膨脹中起到了某種作用。時間在黑白交替日復一日的作息上對人類和其他生物功能有幫助。時間在大腦中是感知外部世界所需的圖像和聲音之間同步的基礎。

在上述工作關係中，時間引出了一些棘手的問題。沒有人真的知道為什麼時間總是向前行進，隨著宇宙不斷漲大以及宇宙中的不可逆過程產生了不斷增加的無序性。熱力學第二定律以某種方式參與其中，大部分物理學家這樣認為。但是他們對宇宙起源初期時間方向如何確定的看法卻不能統一。

生物學家從進化史的視角琢磨出時間的概念，想知道生命形式是為什麼以及如何獲得體內的時鐘用來引導每天的生活。與睡眠，蘇醒，進食以及身體化學物質的消長相關的晝夜節律反映出時間在生物與環境的關係中所扮演的基礎角色。研究人員正在追求用多重方法研究這些生物鐘的起源以及它們如何影響今天的生活。

生物鐘在大腦里尤為重要，這裡保持追蹤時間對生存至關重要。人類大腦擁有一組精確的時鐘負責在不同的尺度出於不同的感官目的來保持對時間的追蹤。理解這些神經時鐘的相互作用是科學家努力解釋時間在心靈活動中所扮演角色的前沿課題。

1.時間究竟是什麼？ 　　即使在今天，我們仍然不能像定義任何一個實際的事物那樣給時間下一個定義。我們可以度量時間，但不知道時間是什麼，並且還把 時間 掛在牆上或者帶在手腕上。根據愛因斯坦的相對論，我們知道時間可以延長或是縮短。這就是物理學家為什麼把時間簡單地用作確立事件的序列，並且用時間標記它們。比如人的生日或食品的保質期等。

2.時間是像河流一樣流動還是有間斷的接替？

不幸的是，沒有一種理論或者是一項實驗能夠證實時間是以連續的方式流動還是像一部電影里的每格畫面，給人一種連續的印象，即有間斷的接替。對時間的連續性或間斷性的研究還涉及到另外一個問題，即時間到底有沒有開端。對此，至今還沒有確切的答案。因為著名的大爆炸理論認為時間 空間有一個開始；而另外的一些科學家則指出， 時間 尺度沒有一個瞬間的開始，這是不必要的。這樣事情就複雜了。因為根據量子力學的原理，比所謂的普朗克時間(Planck Time)小的時間間隔是不可探知的。普朗克時間單位在秒數量級。所以在一個非常短的時間內是不可能計算出新生的宇宙狀態的。總之，就現在的理論來看，有關宇宙的第一聲啼哭將永遠是個未知數。

現在我們回到時間的 連貫性 上來。奇怪的是它能夠以連續或間斷的方式流動，但最小的、可計算的時間間隔則與 普朗克時間 一樣。總之，時間是一條連續的帶子，而物理學家把它當作一條環環相扣的、不連續的項鏈。

幾年前，科學家大衛 芬克勒斯坦因(David Finkelstein)曾經提出過一種理論，但是沒有在科學界獲得很大的支持。這位物理學家假設時間原子存在。這些時間原子可能表現出了它們的間斷性。

3.對於所有人來說，時間是以同一種方式流逝嗎？

愛因斯坦的理論表明答案是否定的。實際上同空間一樣，時間也是相對的。相對是什麼意思呢？即為了完整地而不是模稜兩可地描述一個事件，那麼這個事件就應該被放在一個參照系裡。例如，如果我與某人在路的盡頭約會，那麼 盡頭 對另外一個人來說可能恰好是路的開端。如果我加上 在路盡頭後面的廣場 ，那麼這個 約會事件 就準確了。帶有時間因素的事情也是如此。如果我說10年過去了，那麼我就必須指出，是與哪個參照系相比過去了10年。很明顯，在每天的生活里沒有必要拘泥於細節。但是誰又知道將來我們會不會組織星際旅行或者與外星人交流呢？到那時，時間間隔就不再這麼簡單了，就會感到時間的相對性了。

一個有名的例子能夠解釋這一切。阿爾法(Alfa )和貝塔(Beta)是一對30歲的孿生兄弟，都是宇航員。2000年，貝塔開始乘坐速度為每秒24萬公里的太空飛船向距離地球8光年的一個星球進發。以這種速度，貝塔來回單程各需要10年時間。事實是為了達到所要的平均速度，貝塔需要加快速度，而在到達目的地時還要減速。因為他們兩個的參照系不再相同，只需改變運動方向我們就可以把阿爾法和貝塔的時間分離開來。當貝塔在2020年回到地球上來時，將看到阿爾法慶祝50歲(老了20年)生日，而這時對他自己來說才剛剛過了12年，他才只有42歲。這不是一個智力測驗。時間的伸縮已經被真實的表所測量到。1971年，美國華盛頓大學的哈費勒(J.C. Hafele)和美國海軍天文台的理查德 基廷(Richard Keating)兩位物理學家作了環球旅行，並且測量了飛機上的4座原子鐘。飛機的速度無法和光的速度相比(相差幾百萬倍)。但是科學家們卻證實捕捉到了時間的伸縮性：在旅行結束時,飛機上的鐘錶指示與地面上的鐘錶相比晚了59納秒。另外，高度也影響時間的流逝，愛因斯坦的理論表明由於重力的原因，時間離地面越近流逝得就越慢。實際上，在地下室里，時間流逝得要比在樓房頂層慢。有人曾經計算過，在人的一生中，如果是住在一層的話，可以多活一微秒，當然，這對長壽來講太微不足道了。

4.如果時間是一個尺度，那麼為什麼不能像在空間中一樣前進和後退呢？

在將來和過去的時間中旅行都屬於科學幻想。正如奧地利數學家庫爾特 歌德爾(Kurt Godel)在1949年所證實的一樣，在過去的時間裡旅行是不被物理學的法則所禁止的，然而條件是非常特殊的：宇宙要能夠轉動(這在現實中是不可能發生的)，並且時間的追求者必須以大於光速71%的速度移 動。總之，菜譜是有了，但是沒有配料。正如物理學家斯蒂芬 霍金所認為的那樣，這可能是自然保護自己的一種方式，同時阻止時間旅行就會避免可能帶來的悖論，例如會和自己相遇或者是改變歷史一類的現象。

5.黑洞是否真的是時間機器呢？

黑洞所提供的可能性之一是，在通過了一個時空隧道後落入它們之中，並且重新出現在過去。隧道是什麼？有各種各樣的假設，從抗重力到對映世界，再到宇宙更替。雖然假設眾多，但沒有一個是可行的。只需想一想黑洞超強的引力就夠了：時間就像一根皮筋，最後被拉長，而在這種情況下要想活著出來是毫無希望的。時間是一個永久的話題，人們仍在不斷地探索和嘗試其他的方法。

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