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

感觉如此明显的是,时间在向前推进,质疑它似乎几乎毫无意义。

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

本文最初发表于 The Conversation。该出版物将文章贡献给 Space.com 的专家声音:专栏与见解。

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。

现代物理学依赖于不同但同样重要的框架。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。

事实上,爱因斯坦的相对论是对我们日常时间直觉的第一次重大打击。爱因斯坦表明,时间并不是普遍存在的。它根据重力和运动以不同的速度运行。两个相对移动的观察者对于哪些事件同时发生会产生分歧。时间变成了有弹性的东西,与空间一起编织成一个称为时空的四维结构。

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