物理学关于时间的阐述 物理学领域中时间是真是幻

时间在物理学领域无疑是一个非常复杂的话题，并且有人认为时间实际上并不存在。他们承认的一个普遍的观点是爱因斯坦证明了一切都是相对的，所以时间也显得不那么重要。畅销书《秘密》（The Secret）的作者在书中写到： "时间只是一种幻觉"。他所言是否真实？时间难道只是存在于我们的想象中吗？

图源：华盖创意(Getty Images) 摄影：比利·柯里(Billy Currie)

在物理学家的论述中，毫无疑问，时间确实存在。这是一个可以测量和观察到的现象。物理学家们只是在造成这种存在的原因以及时间存在又意味着什么上有些分歧。事实上，这一问题与划分形而上学和本体论（存在哲学）两者领域的边界是一样的，就像它对物理学所能解决的关于时间的严格经验问题一样。

时间与熵之箭

"时间之箭"一词是由亚瑟·艾丁顿（Arthur Eddington）爵士在1927年提出，并在1928年出版的《物质世界的本质》（The Nature of the Physical World）一书中得以推广。时间之箭最基本的观点是，时间只向一个方向流动，和没有优选方向的空间维度不同。Eddington就时间之箭提出了三个具体观点：

它可以被意识生动地识别。

依据我们的推断，时间箭头的反转会使外部世界变得毫无意义。

它除了出现在研究由许多个体组成的组织外，并没有在物理科学中出现过。在这里，时间箭头指示了随机元素逐渐增加的方向。

前两点当然也很有趣，但第三点才抓住了时间之箭的物理意义。时间之箭的显著特征是，根据热力学第二定律，时间指向熵不断增加的方向。在我们所处的宇宙中，事物的衰败是一个自然的、基于时间的过程；不过，如果没有进行大量的工作，它们就不会自发地恢复秩序。

Eddington在第三个观点中提到的还有一个更深的层次，但他说"它在物理科学中没有出现过除了......"这是什么意思？时间可是在物理学中无处不在的！

观点当然是正确的，但奇怪的是，在物理定律中"时间是可以逆转的"，也就是说，如果宇宙反向运转，定律本身也同样适用。所以，从物理学的角度看，没有真正的理由可以阐明为什么时间之箭必然向前发展。

有个最常见的解释是，在非常遥远的过去，宇宙高度秩序（或者说宇宙是低熵的）。因为这种"边界条件"，在自然法则下，熵不断增加。（这是Sean Carroll在2010年出版的《从永恒到此处：对终极时间理论的追求》（ From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time）一书中提出的基本论点，其中他也进一步指出了宇宙为何从高度有序开始的一些可能解释。）

《秘密》和时间

对于相对论和其他与时间有关的物理学理论的讨论所传播的一个普遍误解是，时间实际上根本不存在。这在很多通常被归为伪科学甚至神秘主义的领域都出现过，但我想在本文中讨论出现过的一个特定的情况。

在畅销的这本自助书（以及视频）《秘密》中，作者提出了一个概念——物理学家证实了时间不存在。思考一下该书"如何使用秘密"一章中"需要花费多长时间？" 部分的几行句子：

"爱因斯坦告诉我们时间只是一种幻觉。”

"量子物理学家和爱因斯坦告诉我们，一切都在同时发生。”

"宇宙没有时间，也没有大小。”

依据大多数物理学家（尤其是爱因斯坦！）的论断，上述三种说法都是绝对错误的。时间实际上是宇宙不可分割的一部分。按前文所述，非常线性的时间概念与热力学第二定律紧密联系在一起，而在物理学中，这一联系在许多物理学家看来是极为重要的。没有时间作为宇宙的“不动产”，热力学第二定律就变得毫无价值。

爱因斯坦通过相对论证明了时间本身并不是一个绝对数量。确切地讲，时间是和空间以非常精确的方式结合，形成时空，而这个时空是一种绝对的衡量；同样地，可以通过非常精确的数学方法来确定处于不同位置的不同物理过程之间如何产生相互作用。

然而，这并不意味着一切是同时发生的。事实上，基于爱因斯坦提出的方程(比如E=mc^2)，他坚信没有什么信息传播方式比光速更快。时空的每个点在与其他时空区域通信的方式上都会受到限制。一切都在同时发生的这个论断与爱因斯坦得出的结果完全相反。

在《秘密》这本书中出现了这个错误和其他一些与物理学理论不符的观点，我们是完全可以理解的；因为这个问题本身非常复杂，物理学家们也不一定完全明白其中的奥义。但是，没有完全地理解并不意味着一点也不理解，也不意味着他们所撰都是不真实的。他们当然不会这样。

转换时间

李·斯莫林（Lee Smolin）在2013年出版的《时间重生：从物理学的危机到宇宙的未来》（Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe）一书中证明了对时间的理解的另一个复杂因素。他认为，科学（正如神秘主义者所宣称的那样）确实将时间视为一种幻觉。从根本上讲，时间是一个实量；并且如果认真研究，我们将发现随时间而演化的物理定律。这一观点能否真正地产生对物理学基础的新见解，还需拭目以待。

相关知识延伸阅读

时间膨胀是一种物理现象：两个完全相同的时钟之中，拿着甲钟的人会发现乙钟比自己的走得慢。这现象常被说为是对方的钟“慢了下来”，但这种描述只会在观测者的参考系上才是正确的。任何本地的时间（也就是位于同一个坐标系上的观测者所测量出的时间）都以同一个速度前进。时间膨胀效应适用于任何解释时间速度变化的过程。 在阿尔伯特·爱因斯坦的相对论中，时间膨胀出现于两种状况：

在狭义相对论中，所有相对于一个惯性系统移动的时钟都会走得较慢，而这一效应已由洛伦兹变换精确地描述出来。

在广义相对论中，在引力场中拥有较低势能的时钟都走得较慢。这种引力时间膨胀效应在本条目中只会被略略带过，在主条目中会有更详细的讨论。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. thoughtco-木樨- Anne Marie Helmenstine

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