像一场幻觉:时间可能根本不存在
当我们仔细观察时间,它会变得愈发诡异。时间的本质是物理学里最古老也最棘手的问题,没有任何共识。从我们的日常感觉来看,时间像钟表一样稳定前进。但物理学越深入,画面越奇怪。部分方程认为时间可以向前也可以向后自由流动。在量子世界里,因果关系甚至会倒转。 这让人不禁怀疑,时间会不会其实是一种幻觉。 时间之所以令人困惑,是因为物理学中存在三种完全不同的时间定义,而它们很难拼在一起。 第一种定义来自描述事物变化的方程。无论是网球的运动还是原子核的衰变,这些方程都使用一种叫作坐标时间的量。它只是一个数学标签,用来标记事件发生的顺序,本身没有更深含义。 第二种定义来自爱因斯坦的相对论,时间被视为除了三维空间之外的另一个维度,是四维时空中的一个方向。在这种图景里,过去、现在与未来都同时存在,和空间中的不同地点一样真实。根据广义相对论,时间还与引力紧密相关,引力会改变时空的形状。 过去半个世纪,理论物理学的巨大努力都在试图把广义相对论与量子力学统一起来。那些试图完成统一的数学框架被称为量子引力理论。 然而,一边是量子力学把时间视作一个简单参数,另一边是相对论把时间当成时空结构的一部分,两者如何兼容,这是所谓的第一个时间难题。 量子力学的数学在微观世界有效,如原子或电子,而引力主宰的是行星和星系等宏观尺度。要让两种尺度在同一实验里都重要、都能被测量,难度极高。早期的统一尝试促使John Wheeler和Bryce DeWitt在1967年提出了Wheeler DeWitt方程,其中时间完全消失。他们试图描述的是一个不依赖时间的宇宙量子态。这让不少物理学家提出大胆猜测,时间可能根本不是真实存在。 但物理学界并没有停在那时。如今的量子引力研究对时间的处理非常多样。部分理论仍从传统坐标时间出发,然后在比四维更多的高维时空里再次加入时间概念。还有一些理论认为时间是从更基本的宇宙结构中...


