科学世界杂志2020

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人们把时间看作是不依赖于任何其它事物而独立存在的、无休止地均匀流逝的客体；在中学生数学、物理课本中，时间被表述成一条有起点、有单位、有指向、无始无终的直线，这就是符合人们常识的牛顿“绝对时间”，也是直到本世纪初被普遍接受的科学的时间概念。 真理是相对的，它总是随着科学的进步而发展，人类进入二十世纪后，物理学、天文学的新成果、新发现向“绝对时间”的基本观念提出了挑战。爱因斯坦狭义相对论指出，时间不能脱离宇宙及其事件的观察者而独立存在，时间是宇宙与其观察者之间的联系的一个方面。处于相对匀速运动的不同观察者，一般对同一事件总会测出不同的时间。例如，相对观察者作匀速运动的钟总是比相对于观察者静止的钟走得慢，钟的相对速度越大，越接近光速，效应越明显。另外，爱因斯坦广义相对论的一个直接推论是，由于引力场的原因处于地球表面不同高度的时钟走速不一样，海拔越高钟速越快，差值约为09×10-16秒/米（海拔），即每升高100米，时钟变快百万亿分之一秒。爱因斯坦相对论做出的这些预言已经被实验所验证。另外，如果承认根据爱因斯坦相对论和本世纪重大天文发现（河外星系谱线红移、微波背景辐射、不同星系上近似的氦丰度）提出的“大爆炸”宇宙模型，那就要接受我们这个宇宙必然有“开端”（至少在100亿年前吧），并且还可能有终结（至少在几百亿年以后），多么惊世骇俗的结论！ 还好，由爱因斯坦广义相对论和量子力学得出的现代宇宙论的最新研究成果是：我们这个观测所及的宇宙（范围约150亿光年）是有限无界的，即在空间—时间尺度上有限但无边界（或边缘），无始无终，无生无灭！当然，这只是一种比较新的宇宙模型，由此做出的科学预言还要接受实际观测的验证。 总而言之“时间是什么？”的问题实质上是探索时间的本质，这只是极少数科学家、哲学家热心研究的课题，而且远没有得出一个令人满意的结果，看来还需要长期探索下去。好在对于时间的实际应用，按常规理解就够了，在个别领域，有时需要给时间加上相对论改正。

首先，时间是线性的，未来是时间线性前进的必然结果，通常情况下，我们认为时间不是一种物质，但是，按照微观学来讲，这一秒的你和下一秒的你是完全不同的两个东西，这一秒的你和下一秒的你不是同一个你，所以随时间的变化，我们也在变化相对论只是交代了向后的时间，然而向前的时间并没有交代，但会不会有未来呢？还要从时间的概念上讲起，首先，时间究竟是什么？时间是物质存在的一种客观形式,由过去、现在、将来构成的连绵不断的系统。是物质的运动、变化的持续性的表现。 是物体与外体联系的一个重要因素。 换句简单的话来说，时间只是一种表现方式，它没有存在而言，只是一种不能是物质的物质分子的不规则运动告诉我们，即便是再小的物质，它的运动规律也是无法掌握的，下一秒是不存在了解的，所以时间没有涵盖未来的事情但是我不否定存在未来世界，毕竟宇宙是万物之本，宇宙和时间紧密相关，在宇宙中不同的地点，时间会有扭曲和变化，所以究竟存在不存在时间上的差异所产生的世界，完全有可能，所以我认为这个问题我们还无法确定，这是个回答不来的问题，因为我们对宇宙还不够了解时间究竟是什么 2003年09月15日 15:55 科学世界杂志 有人认为时间就像一根橡皮筋，而其他人认为它是间断性的。如果时间曾经有过开端的话，那就要追溯到160亿年前。让我们一起去看看时间是什么，时间这个如此不规则的尺度是如何作用的。 撰文/ Monica Marelli 编译/王宝泉 时间对于住在一楼的人来说比住在顶层的人过得慢，尽管它不足以使里面的人变得长寿。要想使一个人变得年轻些，只需乘坐一架普通的飞机做一次环球旅行就可以了。这是时间效应对所有的人都相同的两个令人难以置信的结果：时间可以延长也可以缩短，这取决于空间、重力和速度。本文将带领读者去探索时间这个外表看起来很亲近但是又很神秘的尺度。 时间究竟是什么？ 1000多年来，人们一直都在寻找这个问题的答案。比如，在古希腊，时间的定义问题对哲学家的困扰更甚于对数学家的困扰。在伽利略的伟大发现之后，牛顿把时间最终定义为数学上的量。但是，这位伟大的英国科学家认为，时间是一个被神秘气息所覆盖着的客体，因为时间独立于任何物体，在一切之上，是绝对的。时间与圣人是如此接近，以至于上帝被比为一座钟。 爱因斯坦认为，时间一点也不像是大自然里的一条“自由自在的狗”，而是一个实实在在的尺度。即使在今天，我们仍然不能像定义任何一个实际的事物那样给时间下一个定义。我们可以度量时间，但不知道时间是什么，并且还把“时间”挂在墙上或者带在手腕上。根据爱因斯坦的相对论，我们知道时间可以延长或是缩短。这就是物理学家为什么把时间简单地用作确立事件的序列，并且用时间标记它们。比如人的生日或食品的保质期等。 时间是像河流一样流动还是有间断的接替？ 不幸的是，没有一种理论或者是一项实验能够证实时间是以连续的方式流动还是像一部电影里的每格画面，给人一种连续的印象，即有间断的接替。对时间的连续性或间断性的研究还涉及到另外一个问题，即时间到底有没有开端。对此，至今还没有确切的答案。因为著名的大爆炸理论认为时间—空间有一个开始；而另外的一些科学家则指出，“时间”尺度没有一个瞬间的开始，这是不必要的。这样事情就复杂了。因为根据量子力学的原理，比所谓的普朗克时间(Planck Time)小的时间间隔是不可探知的。普朗克时间单位在秒数量级。所以在一个非常短的时间内是不可能计算出新生的宇宙状态的。总之，就现在的理论来看，有关宇宙的第一声啼哭将永远是个未知数。 现在我们回到时间的“连贯性”上来。奇怪的是它能够以连续或间断的方式流动，但最小的、可计算的时间间隔则与“普朗克时间”一样。总之，时间是一条连续的带子，而物理学家把它当作一条环环相扣的、不连续的项链。 几年前，科学家大卫·芬克勒斯坦因(David Finkelstein)曾经提出过一种理论，但是没有在科学界获得很大的支持。这位物理学家假设时间原子存在。这些时间原子可能表现出了它们的间断性。 对于所有人来说，时间是以同一种方式流逝吗？ 爱因斯坦的理论表明答案是否定的。实际上同空间一样，时间也是相对的。相对是什么意思呢？即为了完整地而不是模棱两可地描述一个事件，那么这个事件就应该被放在一个参照系里。例如，如果我与某人在路的尽头约会，那么“尽头”对另外一个人来说可能恰好是路的开端。如果我加上“在路尽头后面的广场”，那么这个“约会事件”就准确了。带有时间因素的事情也是如此。如果我说10年过去了，那么我就必须指出，是与哪个参照系相比过去了10年。很明显，在每天的生活里没有必要拘泥于细节。但是谁又知道将来我们会不会组织星际旅行或者与外星人交流呢？到那时，时间间隔就不再这么简单了，就会感到时间的相对性了。 一个有名的例子能够解释这一切。阿尔法(Alfa )和贝塔(Beta)是一对30岁的孪生兄弟，都是宇航员。2000年，贝塔开始乘坐速度为每秒24万公里的太空飞船向距离地球8光年的一个星球进发。以这种速度，贝塔来回单程各需要10年时间。事实是为了达到所要的平均速度，贝塔需要加快速度，而在到达目的地时还要减速。因为他们两个的参照系不再相同，只需改变运动方向我们就可以把阿尔法和贝塔的时间分离开来。当贝塔在2020年回到地球上来时，将看到阿尔法庆祝50岁(老了20年)生日，而这时对他自己来说才刚刚过了12年，他才只有42岁。这不是一个智力测验。时间的伸缩已经被真实的表所测量到。1971年，美国华盛顿大学的哈费勒(JC Hafele)和美国海军天文台的理查德·基廷(Richard Keating)两位物理学家作了环球旅行，并且测量了飞机上的4座原子钟。飞机的速度无法和光的速度相比(相差几百万倍)。但是科学家们却证实捕捉到了时间的伸缩性：在旅行结束时,飞机上的钟表指示与地面上的钟表相比晚了59纳秒。另外，高度也影响时间的流逝，爱因斯坦的理论表明由于重力的原因，时间离地面越近流逝得就越慢。实际上，在地下室里，时间流逝得要比在楼房顶层慢。有人曾经计算过，在人的一生中，如果是住在一层的话，可以多活一微秒，当然，这对长寿来讲太微不足道了。 如果时间是一个尺度，那么为什么不能像在空间中一样前进和后退呢？ 在将来和过去的时间中旅行都属于科学幻想。正如奥地利数学家库尔特·歌德尔(Kurt Godel)在1949年所证实的一样，在过去的时间里旅行是不被物理学的法则所禁止的，然而条件是非常特殊的：宇宙要能够转动(这在现实中是不可能发生的)，并且时间的追求者必须以大于光速71%的速度移 动。总之，菜谱是有了，但是没有配料。正如物理学家斯蒂芬·霍金所认为的那样，这可能是自然保护自己的一种方式，同时阻止时间旅行就会避免可能带来的悖论，例如会和自己相遇或者是改变历史一类的现象。 黑洞是否真的是时间机器呢？ 黑洞所提供的可能性之一是，在通过了一个时空隧道后落入它们之中，并且重新出现在过去。隧道是什么？有各种各样的假设，从抗重力到对映世界，再到宇宙更替。虽然假设众多，但没有一个是可行的。只需想一想黑洞超强的引力就够了：时间就像一根皮筋，最后被拉长，而在这种情况下要想活着出来是毫无希望的。时间是一个永久的话题，人们仍在不断地探索和尝试其他的方法

又是天问中国人的时间观时间是一种客观存在。时间的概念是人类认识、归纳、描述自然的结果。在中国，其本意原指四季更替或太阳在黄道上的位置轮回，《说文解字》曰：时，四时也；《管子·山权数》说：时者，所以记岁也。随着认识的不断深入，时间的概念涵盖了一切有形与无形的运动，《孟子·篇叙》注：“谓时曰支干五行相孤虚之属也。”可见时是用来描述一切运动过程的统一属性的，这就是时的内涵。由于中国古代人们研究的问题基本都是宏观的、粗犷的、慢节奏的，所以只重视了“时”的问题。后来因为研究快速的、瞬时性的对象需要，补充进了“间”的概念。于是，时间便涵盖了运动过程的连续状态和瞬时状态，其内涵得到了最后的丰富和完善，“时间”一词也就最后定型了。 四维时空模拟图形[编辑]物理目前最广泛被接受关於时间的物理理论是阿尔伯特·爱因斯坦的相对论。在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。 狭义相对论预测一个具有相对运动的时钟之时间流逝比另一个静止的时钟之时间流逝慢。另外，广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如:黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关於时间所做精确的预测，并且其成果已经应用於全球定位系统。 就今天的物理理论来说时间是连续的，不间断的，也没有量子特性。但一些至今还没有被证实的，试图将相对论与量子力学结合起来的理论，如量子重力理论，弦论，M膜论，预言时间是间断的，有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。 根据史提芬·霍金(Stephen W Hawking)所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大霹雳(或称大爆炸)开始的，在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。 从人类的开始人们就知道时间是不可逆的，人出生，成长，衰老，死亡，没有反过来的。玻璃瓶掉到地上摔破，没有破瓶子从地上跳起来合整的。从经典力学的角度上来看，时间的不可逆性是无法解释的。两个粒子弹性相撞的过程顺过来反过去没有实质上的区别。时间的不可逆性只有在统计力学和热力学的观点下才可被理论地解释。热力学第二定律说在一个封闭的系统中（我们可以将宇宙看成是最大的可能的封闭系统）熵只能增大，不能减小。宇宙中的熵增大后不能减小，因此时间是不可逆的。 [编辑]时间的单位时间的基本国际单位是秒。它现在以铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。 天文学最早研究时间的科学不是物理学，而是天文学。天文学的一个最重要的任务就是测量时间，从确定日的长短，四季的变化，到制定历法。在中国和在西方一样，制定历法的需要是推动天文学理论发展的重要因素之一。 今天的天文学已与历法或时间测量毫无关联了，但天文学观测对时间概念的发展依然非常重要。天体发出的光到地球上被观测到需要一定的时间。离地球越远的天体发出的光需要的时间也越长，因此对宇宙越远的地方的观测也是对宇宙越古老的时间的观测。现在最被公认的宇宙学理论（宇宙大爆炸理论）认为时间与空间和宇宙内的质能一样是在140亿年前产生的。目前的天文学观测估计宇宙的扩展是没有尽头的，因此时间也应该是没有尽头的。 计时仪器 中国古代的计时仪器有太阳钟和机械钟两类。太阳钟是以太阳的投影和方位来计时，分别以土圭、圭表、日晷为代表。由于地球轨道偏心率以及地球倾角的影响，真太阳时和平太阳时是不一致的，机械钟应运而生，代表有水钟、香篆钟、沙漏。 哲学什么是时间？时间是物理的，还是心理的？对时间的感受是绝对的，还是相对的？时间真的是不可逆的吗？时间有开始和结束吗？这些问题似乎都是物理或天文的问题，但哲学作为世界观的理论无法避免对世界上最基本的一个现象——时间，做类似的考虑。因此对时间的考虑也始终是哲学的问题。 文学在文学中，时间的流逝和不可逆性是一个古今中外一再提到的内容。 光阴似箭，日月如梭，这句成语既体现了古人对时间的最直接的领会：日与夜，光与阴，的交汇，也体现了古人对时间不可逆性的认识以及对此的感慨。

我听老师说科学家已经发现时空隧道了

首先可以知道！ 现在不可以！ 至于是否可能做到！ 在极端理论的情况下是可以的！ 还有，时间是一个概念。从哲学的角度来看。它也是物质！而且确实存在！ 至于真的时间能和光速等联系到一起吗？这个也是非常难说的。毕竟人们还没有达到接近光速的能力。仅仅是从理论上那么说说而已！ 就如同前些年把DNA搞的那么牛。说要彻底解决生物的本质，不是最后也发现人类和蛾子的差别非常非常小吗！ 实践是检验真理的标准！

必然的,事情都是有因果关系的，下一秒发生的事情是由这一秒之前的动作引起的，我们之所以不知道未来是因为我们还无法找到这其中的关系：我们无法用一个公式来表示这其中的联系。因此我们的未来究竟是什么我们是无法预知的。