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「時間」到底是什麼?它有起點嗎?時空旅行可能嗎?

最大的未解之謎是:未來為什麼大大不同於過去?

「時間」到底是什麼?它有起點嗎?時空旅行可能嗎?

什麼是時間?

它在滴答聲中,一分一秒地流逝,一天一天地過去。它不知不覺地融入我們的生活,以至於毫不起眼,被人忽視,除非我們約會遲到,或者意外看到鏡中的白髮。

然後,物理學家們發表高見,時間突然變得複雜起來。愛因斯坦告訴我們,時間是可以擴張和收縮的,而表明宇宙正變得越來越混亂的熱力學第二定律,似乎與時間的「流動」有關。

義大利物理學家卡洛·羅韋利(Carlo Rovelli)的大部分職業生涯都在思考時間之謎。羅韋利就職於法國艾克斯-馬賽大學,因為他在圈量子引力論方面的開創性工作而享譽學界。圈量子引力論試圖將量子力學和愛因斯坦的廣義相對論結合起來。而在公眾心目中,他是一位能言善辯、甚至富有詩意的科普作家。

「時間」到底是什麼?它有起點嗎?時空旅行可能嗎?

羅韋利

時間到底是什麼?

它非常複雜。我們誤以為時間是非常基本的東西。我們認為,時間讓宇宙的生命在滴答聲中漸漸流逝,一刻不停。這種對時間的理解是錯誤的,或者說,只是略微接近真相。真相要複雜得多。

這並不是說,普通人對時間的理解是完全錯誤的,只是這種理解在有限的條件下成立。這就像認為地球是平的一樣。如果我們只在(地球表面的)一小塊區域上移動,我們完全可以認為地球是平的。例如,我們蓋房子的時候,不必考慮地球表面的曲率。但如果我們著眼於更大的尺度,那麼地球絕對不是平的。

時間同樣如此。在日常生活中,我們對時間的認知完全沒有問題,但前提是,我們不能著眼於太遠的星空或者太短的距離,不能思考高速運動的物體。

物理學如何解釋人們感覺到的時間「流動」?

「時間」到底是什麼?它有起點嗎?時空旅行可能嗎?

這可能不是一個物理學問題。這取決於我們的大腦和我們形成記憶的複雜方式。這與我們回憶過去和預測未來的方式有關。想要解釋時間的這種推移,時間的這種流動,我覺得應該著眼於神經科學,而不是物理學。

對於時間,物理學家認為最大的未解之謎是什麼?

最大的未解之謎是:未來為什麼大大不同於過去?這沒有寫進物理定律。物理學的基本定律沒有區分過去和未來。我覺得這仍然令人費解。

哪些情況下適用熱力學第二定律?

想像一顆撞球撞擊另一顆撞球的視頻畫面。不管是前放還是倒放,視頻看起來都一樣。月亮圍繞地球旋轉,地球圍繞太陽旋轉,也是如此。但這種時間對稱性會被複雜的系統打破。在複雜的系統中,混亂度會提高。

就像茶杯破裂,或者攪拌蛋液?

是的。這種混亂度的提高就符合熱力學第二定律。令人費解之處不在於事物變混亂了。當然,事物確實變混亂了。令人不解的是,它們之前為什麼是有序的?之前是誰讓它們有序的?

為了尋找答案,我們應該著眼於多久以前?

我們可以相當自信地說,宇宙起始於大爆炸。我們不知道那之前發生了什麼,這仍然存在很大爭議。但我們知道,自從大爆炸以來,宇宙變得越來越混亂。140億年的整個宇宙史如同一副被洗來洗去的撲克牌,總是變得更加混亂。但令人奇怪的是,大爆炸——宇宙最初的壓縮炙熱階段——似乎不是非常有序。但它必須是有序的,否則,最初的秩序從何而來?這仍然是個懸而未決的問題。

「時間」到底是什麼?它有起點嗎?時空旅行可能嗎?

時間有起點嗎?

以前,人們認為時間「始於」138億年前的大爆炸。但現在,很多科學家對此表示懷疑,他們在考慮一種可能性,即宇宙在大爆炸之前就已存在。所有選項都是開放的。

有沒有可能進行時空旅行?

「時空旅行」是我們一生中一直都在做的事,難道不是嗎?但你是說,我們能否快速穿越到過去或者未來。穿越到遙遠的未來,無疑是可能的。這只是技術問題,而非科學問題。

「時間」到底是什麼?它有起點嗎?時空旅行可能嗎?

方法之一是非常快速地運動。當你快速運動時,時間對你而言會過得非常慢。所以,如果你圍著家跑很多圈,速度足夠快,那麼你跑的這段時間對你而言也許只是幾分鐘,但對其他所有人來說,已經過去了幾百年。唯一的困難在於速度必須非常快,堪比光速。

穿越到未來的另一個方法是留在黑洞附近。在黑洞附近,時間會慢下來。宇宙飛船在那裡等半個小時,然後離開黑洞附近,就會發現自己身處千年後的未來。

穿越到過去呢?

這要複雜得多。在邏輯上不是不可能,但需要打破熱力學第二定律,這就像打破概率法則。我認為,就算我們實現了這一點,也會是在我們能夠穿越到未來的很久之後。

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