漫谈时间

Ｍｏｎｉｃａ　Ｍａｒｅｌｌｉ

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一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问这个外表看起来很亲近，但是又很神秘的尺度。

一、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。

爱因斯坦认为，时间一点也不像大自然里的一条“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”挂在墙上或者戴在手腕上。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，如人的生日或食品的保质期等。

二、时间是像河流一样流动，还是有间断地接替?

目前，没有一种理论或者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，即有间断地接替。对时间的连续性或间断性的研究还涉及另外一个问题，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；另外一些科学家则指出，“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。

现在我们回到时问的“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。

三、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，我们就会感到时间的相对性了。

四、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。

五、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，从抗重力到宇宙更替等。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。

摘自《科学世界》，本刊责任编校陈菁菁