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来源: 中科院物理所 2022-04-27 12:56 发表于北京 发布时间:2022-06-06 浏览:1908
时间存在吗?
这个问题的答案似乎显而易见,当然存在!只要翻翻日历,看看手机上的时间就知道了。
但换个角度思考,答案可能并没有那么简单。物理学的发展表明,时间的“不存在性”实际上尚无定论,而我们应该认真对待这种开放的可能。
这怎么可能?这又意味着什么?当然,这要费点儿功夫来解释。
物理学需要统一
自20世纪初以来,量子力学和广义相对论一直是物理学的两大主流理论。他们一同统治着同一个世界,但却制定了截然不同的规则。量子力学支配着原子以及更基本的粒子;广义相对论则解释了引力的起源,并决定了像行星和恒星等大质量物体的运动。
这两种理论本身都运作得非常好,但这种双规则的系统绝不会是最终的答案,我们需要一种更新、更普适的理论,将两者完美地调和。
物理学家相信,量子引力理论将会以某种方式将它们统一起来,让我们理解引力的大图景如何在粒子的微观尺度上发挥作用。
量子引力中的时间
然而,构建量子引力理论是一条无比艰辛的道路。目前,一种最受瞩目的候选被称为弦理论。它假设已知所有的基本粒子都是由微小的振动弦组成的,而且它还预言了这些弦应该在10维或11维中振动。
但是我们显然是生活在一个三维空间加一维时间的四维时空中,那么额外维度呢?理论物理学家认为,这些额外维度被紧化到非常小的尺度上,以至于我们无法察觉到。对于弦理论家而言,有许多方法可以实现这种紧化,每一种方法都会产生不同的物理定律和粒子。
尽管弦理论描述了一个迷人的世界和无尽的可能,但它极难被验证,因此不断有人提出一系列新的量子引力数学方法。其中最突出的包括圈量子引力,它提出,空间和时间的结构由极小的离散块或者“圈”的网络构成。
而有意思的是,圈量子引力的一个显著方面是,它似乎完全消除了时间。同时,它并不是唯一一种消除时间的理论,其他不少理论似乎也不再将时间作为现实的一个基本方面。
涌现的时间
所以,我们需要一种新的物理理论来阐释宇宙,而时间很有可能并不是这种理论中的一部分。那么,假设这种理论被证明是正确的。这是否就意味着时间并不存在?
答案依旧没那么简单,这取决于我们对存在的理解。
物理理论不包括任何桌子和椅子,甚至不包括人,但我们仍然接受桌子、椅子和人的存在。这是因为,我们假设这些东西存在于比物理学所描述的更高的层面上。例如,我们会说,桌子是从宇宙中呼啸而过的粒子的基本物理学中“涌现”的。
但是,我们已经有了很基本的认识,知道桌子如何由基本粒子构成,但我们却不知道时间是如何由更基本的东西“构成”的。因此,要说时间存在,我们必须想出一种关于时间如何出现的完美解释。
时间和能动性
说时间在任何层面都不存在,就好比在说根本就没有桌子一样。我们几乎无法想象在一个没有桌子的世界里生活,更不用说在一个没有时间的世界里了。
我们的生活几乎完全是围绕着时间展开的。我们根据对过去的了解,为未来规划。我们相信自己是自主体(能做事情的实体),部分原因就是我们能够计划以一种能够为未来带来变化的方式行事。
但如果,在一种非常现实的意义上,并不存在未来,那么采取行动来带来未来的变化又有什么意义呢?如果没有过去,为过去的行动负责又有什么意义呢?如果时间不存在,似乎会让整个世界陷入停滞。我们甚至没有理由起床了。
但还有一种摆脱困境的方法。虽然物理学可能消除了时间,但它保留了因果关系,也就是一件事可以带来另一件事。那么,也许物理学告诉我们的是,因果,而不是时间,才是我们宇宙的基本特征。如果这是正确的,那么能动性仍有一席之地,因为有可能完全在因果方面重建一种能动性。
一些科学哲学家认为,时间不存在性的发现,可能对我们的生活没有太大的直接影响,但它有机会将物理学推入一个新的时代。