时间是现实的基本组成部分吗?一场悄然的物理学革命表明并非如此

时间之谜仍然是统一物理学理论最持久的障碍之一

来源:科学美国人

以下文章经 The Conversation 许可转载,The Conversation 是一份涵盖最新研究的在线出版物。

时间感觉像是现实最基本的特征。时间一分一秒过去,日子一天天过去,从行星运动到人类记忆,一切似乎都沿着一个不可逆转的方向展开。我们出生和死亡,正是按照这个顺序。我们围绕时间规划我们的生活,痴迷地衡量它,并将它体验为从过去到未来不间断的流动。时间在向前推进,这感觉是如此明显,以至于质疑它几乎毫无意义。

然而,一个多世纪以来,物理学一直在努力解释时间到底是什么。这场斗争不是哲学上的挑剔。它是科学中一些最深层次问题的核心。

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现代物理学依赖于不同但同样重要的框架。其中之一是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论,它描述了行星等大型物体的引力和运动。另一个是量子力学,它统治着原子和粒子的微观宇宙。在更大的尺度上,宇宙学的标准模型描述了整个宇宙的诞生和演化。所有人都依赖时间,但他们对待时间的方式却互不相容。

当物理学家试图将这些理论结合到一个单一的框架中时,时间常常会以意想不到且令人不安的方式表现。有时它会伸展。有时它会变慢。有时它会完全消失。

量子力学让事情变得更加奇怪。在量子理论中,时间并不是理论所解释的东西。这是简单的假设。量子力学方程描述了系统如何随时间演化,但时间本身仍然是一个外部参数,一个位于理论之外的背景时钟。