时间是从什么时候开始的?
这个问题我十年前想了很久,一直没有答案,不过这几年渐渐有了些感悟,写出来与君共勉。 先谈几个误区。第一,很多人以为“过去”和“未来”是没有时间的,因为它们无法被感知。其实这种观点是对时间和空间的一种简化处理(请参考洛伦茨关于蝴蝶效应的演讲)。第二,很多人认为时间与空间是一对独立的抽象概念,实际上,时空是密不可分的,我们可以把宇宙中某一时刻存在的所有物质及其相互作用的总和定义为“一个时空点”,它具有三个性质:第一,它是真实的、可以被直接测量的;第二,它对任何物体都不施加作用力;第三,所有以这个时空点为中心的四个方向的时空向量构成一个四维空间,我们把这个四维空间称为“时空”。也就是说,如果我们能找到一个时空点,就可以用一个统一的方法来定义时间和空间了。
第三个误区在于认为时间和空间是绝对不变的,事实上,广义相对论已经证明时间是一个变量,空间的各向同性也被破坏。第四个谬误在于认为过去、现在和未来是不同的,它们其实都是同一时刻的不同称呼而已。 说完了误区,现在可以谈谈我对这个问题的看法。我的回答是,时间或许不存在,或更准确地说,时间不是一个真实存在的东西。理由如下:
1. 若时间是绝对的,那么对任何物体都应该有相同的效果——无论是否处于运动状态,也不管其本身的质量有多大。然而狭义相对论证明,时间不是绝对可量化的。
2. 若时间是一个自变量,那么就应该存在一个确定的时间函数,它应该符合伽略略方程式并在每一个时间节点上都是可微的。但这个设想的前提是不成立的。因为如果时间是个自变量的话,那么它就应该在每一时刻都等于零!因此这个假设本身就矛盾。
3. 若时间是一直向前流逝的,那么它会是一个单调递增的数。但是人们可以构造出很多个事件,这些事件的排序和时间的关系是这样的:t_1< t_2 < \cdots 4. 如果时间为正向,且是连续的,那么必然存在一个时间点之后所有的事件都发生过。这是由于任一时刻都有无数的可能性在这时刻之前还没有发生的事件。 5. 最后,若时间真的是一种资源,从过去流向未来,那么按照熵的原理,它应该是不可逆的。然而自然界有很多现象是有可能实现能量和物质的单向流动的,比如电子从阴极射线的孔径进入电场(见汤姆逊谱);比如在非常高温高压下有可能使氮气发生超临界流动而自发通过细管(见云室),等等。 以上只是一些简单举例来说明时间或许并不是真的存在于宇宙之中,而是我们人类自身设定的一个参数罢了。