时间只是幻觉吗？

亮点——时间是当今物理学中一个特别热门的话题。为了找到一个统一的理论，物理学家必须重新检验非常基本的假设，其中最基本的几乎是时间。

一些物理学家认为时间不存在，而另一些人认为时间应该升级而不是降级。在这两种观点之间，还有一个有趣的想法:时间是存在的，但它不是基本的。我们感知的时间来自一个静止的世界。

——早在苏格拉底之前，哲学家们就对这些观点进行了辩论，但现在物理学家们已经把它变得更加具体了。有句谚语说时间可以来自宇宙的切割。我们感知的时间反映了这些切割块之间的关系。当你读这句话时，你可能会想到“此刻”(也就是现在)，也就是正在发生的“现在”。这一刻似乎是独特而真实的。不管你对过去有多少记忆，对未来有多少憧憬，你都生活在当下。当然，你刚才读那句话的那一刻不再是那个时刻，这句话就是那个时刻。换句话说，时间似乎在流动，也就是说，“现在”在不断更新。在我们的直觉深处，未来是开放的，直到它变成现在，过去已经被修正。当时间流动时，这个过去固定的结构，现在发生，将来开放，在时间中继续前进。这种结构深深植根于我们的语言、思维和行为中。我们如何生活取决于此。

虽然这个想法很自然，但在科学中找不到相应的语言。物理方程不能表明哪些事件正在发生，就像一张没有“你在这里”标记的地图等式中没有“现在”，所以没有时间流动。此外，我们可以从爱因斯坦的相对论中了解到，不仅现在不存在，而且事实上每一刻都是同样真实的(见2002年11月《神秘的时间流》)，未来并不比过去更开放。

科学对时间的理解和我们日常生活对时间的理解之间存在着巨大的差距，这让历史上的思想家们感到困惑。一旦物理学家逐渐剥夺了我们时间的普通属性，这种差距就会加深。现在，物理时间和经验时间之间的差距根深蒂固，因为许多理论物理学家开始相信时间根本不存在。

时间不是宇宙真实结构的一部分这一想法起初令人震惊，很难想象它是如何有意义的。我们所做的一切都是及时完成的。世界是由时间联系在一起的一系列事件。每个人都可以看到一些事件，比如我的头发变白和物体移动。我们已经看到了相对于时间的变化。没有时间，世界将完全静止。一个没有时间参数的理论必须解释:如果世界没有真正改变，为什么我们会看到事件的变化？

最近的研究试图面对这一挑战。虽然时间可能不存在于最基本的层面，但它可能存在于更高的结构中:它就像一张桌子，由一堆内部几乎空无一物的粒子组成，但仍然感觉很坚固。固体是集体出现的粒子的性质，所以时间也可能是世界出现的一些基本成分的性质。

“时间是涌现的本质”的观点可能和一个世纪前的相对论或量子力学一样具有革命性。爱因斯坦曾经说过，当他构想相对论时，最关键的进步来自于他对时间的重新理解。当物理学家追求统一相对论和量子力学的梦想时，他们相信时间是同一把钥匙。2008年，基础研究所(FQXi)发表了一篇关于“时间的本质”的论文，一些现代物理学的重量级人物也参加了会议。许多人认为统一理论将描述一个没有时间的世界，而其他人则极不愿意放弃时间的概念。然而，他们都同意，为了在统一理论上取得进展，我们必须首先深入思考时间。

时间的起伏

在过去的几天里，我们对时间的丰富知识一直被否定。时间在物理学中起着重要的作用，但是随着物理学的进步，这些功能已经被其他东西一个接一个地取代了。

乍一看，这可能不明显，但牛顿运动定律对时间的特征有一些具体的要求。原则上，所有观察者都会同意有一系列的事件。经典物理学假设，无论一个事件发生在何时何地，你都可以客观地解释它是先发生的，然后，还是与宇宙中的另一个事件同时发生。因此，时间使世界上所有的事件都保持良好的秩序，这种秩序是一个绝对的事实，不会因观察者而改变。此外，时间必须是连续的，这样我们才能定义速度和加速度。

经典物理学中的时间也必须有连续性的概念(也被物理学家称为“测量标准”)，以确定两个事件相隔多长时间。当我们说奥林匹克短跑运动员尤塞恩·博尔特能跑43公里每小时时，我们必须能够测量一小时有多长。就像事件的顺序一样，时间的长短与观察者无关。如果爱丽丝和鲍勃在三点钟离开学校，分道扬镳，然后在六点钟在家里见面，那么爱丽丝将和鲍勃经历同样的时间。

基本上，牛顿提出世界上应该有一个主计时器，它以一种独特而客观的方式把世界切割成一个瞬间。牛顿的物理学只根据时钟的滴答声走。此外，牛顿觉得时间在流动，它的方向告诉我们哪个方向是未来。然而，牛顿运动定律并不要求这一附加性质。

对我们现代人来说，牛顿对时间的解释可能已经过时了，但是如果我们稍微思考一下，就会发现它非常令人惊讶。它的许多特征在逻辑上是不相关的，例如顺序、连续性、连续性、同时性、流动和方向。然而，它们都包含在牛顿的主要计时器中，称为“时间”。这些特征的结合非常成功，所以它已经有近两个世纪没有被修改了。

在19世纪末和20世纪初，袭击发生了。第一波是奥地利物理学家波兹曼的研究，他认为时间没有内在的方向，因为牛顿定律在时间的向前和向后都是同样可行的。因此，他提出过去和未来的区别不是时间固有的，而是源于宇宙组织物质的不对称方式。物理学家仍在争论这一说法的细节，但波兹曼令人信服地消除了牛顿时代的一个特征(见2008年7月《时间是双向的吗？〝2000年).

下一个攻击来自爱因斯坦，他放弃了绝对同时的概念。根据他的狭义相对论，事件是否同时发生与你跑得多快有关。事件发生的舞台不是时间或空间，而是两者的结合:时间和空间。如果两个观察者以不同的速度移动，他们对事件发生的时间和地点会有不同的看法，但是他们在时间和空间上的位置没有区别。时间和空间是次要的概念，正如爱因斯坦的大学老师和数学家赫尔曼·闵可夫斯基的名言:“这两者将会消失在幻影中。”

到了1915年，爱因斯坦的广义相对论出现了，狭义相对论扩展到了重力场，事情变得更糟了。重力扭曲了时间，所以这里通过的第二个和那里通过的第二个可能不一样。原则上，能够同步时钟并保持它们连续同步也是非常罕见的。你无法想象世界会根据一个时间参数一个接一个地滴答作响。在极端的情况下，世界可能根本不会被切割成瞬间。这样，不可能说一个事件比另一个事件发生得早或晚。

广义相对论中有许多使用“时间”这个词的函数:坐标时间、比例时间和全球时间。总的来说，他们在一个时间里完成了牛顿做的许多事情，但就个人而言，他们中没有一个人配得上这个术语。要么物理学不听这些时钟，要么即使听了，这些时钟也只适用于宇宙中的一个小区域或一个特定的观察者。尽管目前的物理学家认为时间应该被排除在统一理论之外，我们有充分的理由说时间自1915年以来就已经消失了，但是我们还没有完全理解这个问题。