02.25 时间维度是人造的还是现实存在的?

StayreaL


时间维度确实是真实存在的,客观存在的,时间维度与空间维度一样的客观,而且两者是平等的,相辅相成的,不可分割的,任何企图把时间维度与空间维度分割开来的行为都没有意义,它们是彼此存在的基础,可以认为是一个东西的两面性。

什么是时间?用物理学解释就是熵增原理带来的时间箭头永远指向前方,时间只有一个方向,那就是向前,我们不可能回到过去,起码目前没有任何可能。

而爱因斯坦的时空观也明确了这一点,我们就生活在四维时空中,而不是三维空间,单独的三维空间是不存在的,当然单独的时间维度也不可能存在。

用现实中的例子很好理解这一点。你和朋友约会,必须明确两个要素:时间和地点,从物理学上讲就是时间和空间,两者缺一不可。你不可能对你朋友说:在某某地方相见而不提时间,那样没有任何意义。

不过很多人习惯于把空间和时间分割开来讨论,甚至不认为时间就是一个维度。没有理由不把时间作为一个维度。如果从数学上讨论维度,基本上是指几何上的空间维度,如此的话时间确实不是一个维度。

但数学毕竟只是数学,数学并不等同于现实和物理,数学只是人类了解大自然的一个工具而已。数学上的几何空间维度确实只代表了空间,但并不能作为否定时间维度的理由!


宇宙探索


维度没有物理方法可以证实,但是有数学公式可以论证。

三维空间长宽高 立体世界我们肉眼亲身感觉到看到的世界 三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是三维空间,具有长、宽、高三种度量。数学、物理等学科中引进的多维空间概念,是在三维空间基础上所作的科学抽象。

四维空间一个时空的概念 日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指阿尔伯特·爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据阿尔伯特·爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。





强哥新语


时间是一种工具。目前时间可以被“切”到十万亿分之一秒那样短。但被“切”的究竟是什么呢?不像质量和距离,我们无法具体感知到时间。我们看不见,听不到,闻不着,摸不到也尝不出时间;但我们竟能以某种方式测量它。爱因斯坦提出广义相对论后,许多物理学家都尝试不断拓展和精炼该理论。但该过程中遇到的最大挑战,就是时间。

把时间“切成薄片”:一台利用所谓的超精细跃迁定义时间的氢原子钟。(来源:Wikimedia Commons)

“危机出现了,”加州大学河滨分校的数学家John Baez说,“一旦危机得以解决,物理学将走向一个新的方向。”这里说的不是日常生活中的物理。在我们生活着的低能量地球环境中,秒表、摆钟,还有氢原子钟都将继续精准地记录自然流逝的轨迹。但当物理学家们想要将宏观宇宙和亚原子微观世界合并在一起时,危机出现了。

在牛顿经典定律里,时间是特殊的。独立于研究对象之外的“宇宙时钟”记录着每一个瞬间。而在广义相对论中,这一假设不再成立。爱因斯坦认为时间并非绝对的——即不存在这样一块“宇宙时钟”,并用他的方程解释了引力在其中所起的作用。他的引力定律指出,无论用何种计时器测量,得到的结果都将一样。

不过,在物理学的其他领域,尤其是在量子力学中,时钟的选择仍然很关键。在1926年薛定谔提出的波动方程中,它扮演了重要角色。该方程展示了如何将亚原子微粒类比为一束波,无论该微粒是独自运动还是绕着原子旋转。一个波簇可以在空间上从一点运动到另一点,同时在时间上从一个瞬间过渡到另一个瞬间。

从量子力学的角度来看,能量和物质都可以被分割为离散的部分——即量子,它的运动是跳跃而模糊的,处在剧烈的波动中。不像火箭的轨道,这些粒子的行为无法准确计算。利用薛定谔波动方程,仅仅能得到某一粒子,或者说某一波簇到达一个确切位置和速度的可能性。这与经典物理学描述的世界截然不同,以至于爱因斯坦都抱怨这种不确定性。他断不能相信上帝会和世界玩骰子。

你也许会说量子力学为物理学引入了一种混沌:当精确得知某物的位置时,相应地,测得的速度将不准确;反过来,在速度精确可知的情况下位置又是模糊的。海森堡很好地总结了这种独特的现象,即著名的“不确定性原理”。但所有的这些不确定行为都发生在一个确定的“舞台”上,即空间和时间均确定。事实上始终需要有一块可靠的时钟,来记录发生的一切以便物理学家们描述系统变化的机制。至少这是目前量子力学方程建立的方式。

这也是问题的症结所在。物理学家要怎样将引力定律合并起来呢?即如何在量子力学定义的亚原子规则中,无需特定的时钟前提,也能很好地吻合牛顿时间框架?

制造一个量子时钟

在美国犹他大学的广义相对论者Karel Kucha教授看来,测量量子时间的关键是借助数学工具设计一种合适的时钟——这也是他几十年来一直在尝试的事情。他一直试着寻找一种亚原子版本的牛顿钟,或者说是量子计时器,它可以用来描述由量子引力影响的特殊尺度下的物理现象,比如黑洞内部和奇点。

Kucha假设的时钟不像日常生活中的时钟那样,远远地“躲”在角落不受周围事物的影响;而是将作为不可或缺的部分,被置于量子引力发生作用的微小、密集的系统中。这一内置变量有其局限性:该时钟会随系统的变化而变化——所以为了记录时间,就不得不解决这些耦合问题。某种程度上说,这就好比当你每次想要看时间时,都得先拆开腕表并检查其工作状态。

关于这种特别的时钟,最容易想到的就是简单的“物质钟”。Kucha指出,“这当然是我们自古以来一直在用的时钟。现在我们周围所有的时钟都是由物质组成的。”究其根本,传统的时钟就是选择一套粒子或一种液体材料媒介,再记录其变化。不过Kucha借助纸笔,从数学上将物质钟引入量子引力领域,那儿的引力场极强,同时概率性的量子力学效应开始出现。

不过Kucha表示,当你冒险进入该领域时,“物质会变得越来越稠密”。它是这种极端环境下,任何可能用作物质钟的材料的致命弱点;这些材料最终都会被碾碎。这一点可能从一开始就很明显,但Kucha需要准确得知物质钟被破坏的机理,以便更好地理解这一过程并设计新的数学工具来构造他假想的时钟。

更有望用作量子时钟的是空间自身的几何特性:当婴儿宇宙膨胀或黑洞形成时,监测时空的曲率变化。Kucha猜测这一特性即使在量子引力产生的极端环境中也能探测到。膨胀中的宇宙为这一机制提供了最简单的例证。将婴儿期的宇宙想象成一个不断膨胀的气球,一开始其表面弯曲得非常厉害,随着气球越来越大,其表面的曲率变得越来越小。Kucha解释说:“这一变化着的几何特性使得你能够辨明你所处的瞬间。”换句话说,这种几何特性可以被当作一种时钟使用。

不幸的是,迄今为止Kucha研究过的各类时钟针对同一系统分别得出了不同的量子表述和预测。Kucha解释道:“将任何一种时钟置于时空中,都可以拿来计算量子力学并得到的相对应的结果。但一旦你换了一种时钟,比如基于电场的,就会得到完全不同的结果。现在很难评判其中哪个是对的,亦或两者均不正确。”

不止如此,选用的时钟最后还必须不能被碾碎。量子理论认为空间被分割的程度存在一个极限。能够想象的时空量子颗粒最小直径是 [公式] 厘米,也就是普朗克长度。在这个无限小的尺度内,时空曲率变得跳跃且不连续,时间和空间都开始离散化,并随着“不确定性泡沫”时隐时现。正如物理学家Paul Davies在《关于时间》(About Time)这本书中所写的,“你必须想象所有可能的几何结构——所有可能的时空,空间扭曲和时间扭曲交织在一起形成一种复合体,或者说是‘泡沫’”。

只有充分发展的量子引力理论才能展示在如此小的时空尺度下所发生的一切。Kucha推测,目前广义相对论中一些尚未发现的性质在这个尺度下不会发生量子涨落,而有可能是连续的。如果这一猜想成立,该性质便能够用作Kucha一直以来在寻找的时钟。Kucha怀着这样的希望继续探索着一个又一个可能。

忘记时间

Kucha一直尝试借助一种时钟将广义相对论嵌入量子力学框架中。但许多研究广义相对论的物理学家却认为应该反过来考虑——将量子力学融入广义相对论,把时间作为一个维度来考虑。法国理论物理中心的物理学家Carlo Rovelli便是拥护者之一。

“忘掉时间吧,它只是一个简单的实验事实。”Rovelli表示。他致力于找出不需要时间的量子引力理论。为了简化计算,他和同事Abhay Ashtekar、Lee Smolin一起建立了一个不需要时钟的理论空间。借助于此,他们使用了一套新的变量改写爱因斯坦的广义相对论,以便更容易地理解和适应量子尺度。

他们的理论使得物理学家们能够以一种新的方式去探索引力在亚原子尺度的表现。但真的有可能完全不以时间为参考吗? “从一开始的狭义相对论到后来的广义相对论,时间的经典概念越来越弱。我们的思考也需要时间,但事实上我们需要时间思考的这件事并不意味着时间就是真实的。” Rovelli补充道。

Rovelli坦言,将时间从最基本的物理定律中剔除可能需要巨大的概念跨越,就像16世纪哥白尼推翻“地心说”并提出“日心说”时科学家们需要做的那样。

但或许在真正的规则中就是没有时间,包括那些适用于亚原子世界的规则。事实上,量子力学中的诸多难题之一——时间问题在一定程度上刺激了变革的发生,对量子力学定律的修正已经开始。作为难题之一,理论学家们一直在修正量子力学中最基本的方程,以剔除任何以时间为直接参照的内容。

这种方法本质上是一种对薛定谔方程的全新解释。刚刚建立时,物理学家可以借此直接计算一颗微粒在某一具体的时间断面上由A点运动到B点的可能性。后来由费曼进一步发展的理论考虑了无数种由A至B可以令人信服的路径,而不论其可能性多么小。时间作为一种变量被剔除掉;唯有可能的路径是关键。将这些可能的路径统合起来,最终就会浮现出一条具体的路径。

这个过程有时候被比作波的干涉。当空中两束波“相遇”时,它们也许会叠加为一束新的、能量更强的波(相长干涉),也许会完全抵消(相消干涉)。类似地,你或许会想到这些可能的路径之间的相互作用——某些增强了,另一些则相互削弱了,最终形成一条路径。更重要的是,时间变量不再参与计算。

加州大学圣巴巴拉分校的James Hartle长期致力于将该思想应用于他的量子宇宙学中,即运用量子力学定律研究婴儿宇宙及其演化。但不同于针对个体粒子的假说,他考虑的是能够描述演化中的宇宙的所有可能的结构,即可能宇宙的无限阵列。当这些丰富各异的结构被统合起来以后,经过相消和相长,最终将形成一个具体的时空。Hartle希望利用这种方法得出宇宙在量子引力场中的行为线索。同时,他不需要选择一个特别的时钟来进行这项物理研究:时间作为一个基本变量消失了。

当然,Isham指出,“抛开时间这个概念后,下一步要做的就是解释我们身处的这个平凡世界,以及萦绕在我们周围的时间。”包括Rovelli在内的一些人怀疑时间本就不是一个基本量,他们表示,时间可能是更接近于温度、压力这样的物理属性。针对单个粒子或原子考虑时压力没有意义,这一概念只有在对上万亿的原子讨论时才存在。时间概念或许恰恰符合这一统计学特征,也就是说,现实世界就像一幅点彩画作。在最小的尺度,即普朗克尺度,时间没有意义,就像我们无法从近处窥见点彩画作中的乾坤一样。

量子引力理论学家喜欢自比为考古学家。每位调查者都在巨大地下城市的不同位置挖掘并发现不完整的遗迹,而城市的全貌不得而知。理论学家现在急需的就是数据,能够帮他们辨明思考方向的实验证据。因为可能需要重现大爆炸时炼狱般的环境,使得这看起来是个不可能完成的任务。但也说不准;比如下一代的引力波望远镜——旨在探测时空平面上漾起的“涟漪”的设备。它们有可能在探测到大爆炸的 “回音”——原初引力波,也就是引力最开始出现那一瞬间产生的遗迹。这将为探索时空本质提供关键线索。

Kucha表示,“数十年前我们还无法说清大爆炸开始的十分钟内发生了什么,但现在,通过搜集林林总总的迹象我们可以做到这一点。也许当我们能够完全理解普朗克尺度上发生的物理现象时,便能对今天遗留的问题作出肯定的答复。”倘若如此,这些证据将带领我们前所未有地接近世界的起源,最后还有可能告诉我们在140亿年以前,时间和空间是如何从一无所有中诞生的。






科怀天下


客观世界是永恒存在的,客观世界也在运动着,运动是绝对的,静止是相对的。那客观世界存在了多久?运动了多久了?

这需要一个度量来描述,这个度量就是时间。

时间是物质的基本属性之一,客观上反映物质运动的连续性和延续性,就是人类不存在了,物质还是会续不断的延续着其运动状态,从这个意义上讲,时间不是人造的。

但表述时间的单位是人造的,比如世纪、年、月、日、周、时、分、秒等。

人,也是客观世界运动变化的产物,没有“人”了,假如说没有地球人了(可能还有其他种“人类”--智慧生物存在于宇宙某处),世界还会一直运动变化下去。

中国古人说:“古往今来谓之宙",这就是最早对时间的认识和描述。而时间,又是客观地反映了世界的千变万化、万物万种,各不相同运动过程的,客观规律和计量。

所以,我们人与时间的关系是:

1.时间是现实存在的,不是人造的,人们对时间的认识还在进步中:

2.表达时间的单位是人们为了描述方便而创造的,时间单位不会改变时间的本质;也不影响时间的变化;

3.时间有过去、现在、未来,但是时间是向”未来“永远运动下去的,不会反方向运动,这就是“时光一去不复返”;

4.人们可以认识时间的某些规律来为人类服务。比如,中国人创造的24节气,东西都有”日历“等。有了日历和节气的参照,人们就知道什么时间应该做什么事了。

人是世界的短暂过客,任何人都是!

一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴,我们做任何事情都要抓紧时间,尽早完成!


鹏学天下


四维空间是一个时空的概念。简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。

根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。   根据爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。

由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化。 如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多。

这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因。 什么是四维?现在的说法是三维空间加上时间这一维,构成所谓的四维空间。

然而,这种说法是一击即破的。为什么?  我们可以从二维来考虑。一个二维生物(如果有的话),他们考虑所谓的三维空间绝对和我们所认识的三维空间不同——它们会把时间作为第三维,因为他们无法感受这一维的存在。

同样,我们现在也走进了这个误区,把时间算做第四维。可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时,也在为我们叹息。 那么时间算不算一维?在我看来,时间应该算是一维,即在多维生物本身的维度之外再加一维,构成新的N 1维空间,而且这样也有助于帮我们解决一些问题,也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。

  有一个更新的构想,即所有的维度都是由时间构成,没有时间,就没有空间,包括最基本的一维空间。 这应该好理解,因为没有时间,空间本身的存在就没有任何意义,因为时空本身就是不能分割的整体。

那么,为什么一种时间可以形成不同的维度空间?这里,我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。时间可以分解,这一句话理解起来可能有点困难。但是,只要想通了道理也是很简单的。要明白这个道理,首先必须了解两点。

第一是时空的不可分性,这一点估计大家都明白,离开了空间谈时间,或者离开了时间谈空间,都是毫无意义的。第二点是时间的多样性,这一点了解起来可能有一点麻烦。在日常生活中,我们接触到的都是时间的合成体,也就是各个分时间有机结合形成的一个总的时间体系。

可能你们会觉得我是在狡辩,其实不是。 只要你们换一个角度去想,一个结果,可能是几个不同的原因形成的。就拿运动来说,我们观察到的一般都是几个不同运动产生的一种运动的结合体,即合运动。

关于时间,我们也可以这样去想。我们看到的时间结合体,可以是由物体运动的时间,历史时间(即经历时间)和其他的一些时间构成。 而运动时间,我们又可以看成由上下运动的时间,左右运动的时间和前后运动的时间。

当然,划分方法是多样的,这就构成了时间的多样性,至于如何去划分,这就要由不同的情况而定。一部分时间对应一段空间。在这个不完整的空间里,时间起到了决定性的作用。  我们之所以是三维生物,是以为这个维度的空间里只存在三维的时间。

时间的不完整决定了空间的不完整。我们不能认识其他维度的空间,是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间。时间的多样性决定的空间的多样性。同时,因为时间的不同分解方式,注定了我们的三维空间也是相对的,它可以被命名为一维,二维,甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式。

时间是决定维度的关键,同时,它也是决定低维物体高维存在方式的关键。  让我们看看科学上的说法:低维是空间上的缺陷,它们不具备在高维世界内运动的空间。关于这一点,有一个疑问,那就是我们怎么可以发现这个缺陷。

我们认为的低维不存在某一个空间长度,是因为我们无法确定它有那一个长度,也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差。 那么,将来呢?我们现在无法认证,可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维。

因此,低维与高维并不存在所谓的空间差。那么,我们如何区别高维与低维?  对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。

假如要将一个二维扁片人关起来,只需要用线


风吹屁屁


人世间本没有时间概念。自从有了愚蠢的人类,便有了罪恶的时间观念。



千年古树13


我们常常把时间比作一条大河,我们见到它的状态就是不断地往前流淌,“一去不复返”。

我们什么时候见过有谁“逆流而上”返老还童呢?

一条公路,是我们人类创造的,我们可以从南到北地离去,也可以从北到南地返回。但是,我们拥有的时间纬度,早已被设定了,就好像我们动一动手指,轻而易举把一只小皮球放在一个斜坡上,它只能往下溜,而不能往上滑。时间维度上的我们,是那只只能往下不能往上的小皮球啊。

一条公路,我们可以沿着它到达山巅,也可以回到山脚,处于不同层次的空间中。但是,我们又什么时候见过另一个平行宇宙的样子呢?就好像上帝之手把我们人类摆放在一个时间的“盆里”,而我们无论怎样努力,尚且不能够逃脱这个游戏。就好像人们斗蛐蛐一样,就好像人们养金鱼一样,都逃不脱被束缚的命运。金鱼在浴缸里面看到的世界,估计也和我们仰头看天是一样的吧,再远点就看不见了。只不过,小金鱼的鱼缸是人类造的,而人类所处的“鱼缸”是自然或者上帝造的,总之不是人类。小金鱼不幸鱼肚朝上死了,那个鱼缸还是存在的。即使人类不幸灭绝了,时间依然笑傲世界。

时间不是人类创造的,时间维度也不是。事实上,时间、宇宙、甚至我们身边的世界,我们尚且知之甚少,比如存在于世界上无形无色的新冠状肺炎病毒,我们的了解少得可怜,它们横冲直撞,来无影去无踪,而我们束手无策,避之唯恐不及。了解世界,我们人类还有很长的路要走呢,何况是创造时间纬度啊!



林蓝然


我的感觉,只是自我感觉啊[抠鼻]别喷我。时间维度是自存于心的客观存在。看不见摸不着却实实在在的存在,只是以凡人的认知、感知能力没法见到实体。但达到超凡脱俗的境界的圣人是可以了了分明,它不在外不在内不在中间,它无所不在。从科学角度看,按照广义相对论的理论,当质量和速度都突破临界值,时间和空间维度都会发生改变。例如虫洞中存在的时间是相对于我们现实当中实时间的虚时间。我们需要一种能让时空不太扭曲的物质,当下所有发现的物质都具有正面能量,也就是都拥有正质量,质量让重力成为引力,所以找到那种使时空扭曲缓慢的物质是问题的关键。

目前这种物质并没有被发现。但是没有被发现不代表没有,理论上它是成立的,只是有待证实。



外獨不存


所谓的时间实质是就是宇宙运动空间的度量,空间乃是时间的结构。

那么时间对空间度量的标准是什么?度量的标准是光速。换言之 时间就是光运动的度量。然而光又是什么呢?从我们民族传统文化的角度来讲,光就是生成宇宙的本源存在物~气的特殊存在方式。气聚成光,是气的一种升华,光就是气的一种高质能存在方式。是故,我们与其说时间是光运动的度量倒不如说是气运动度量更贴切。光就是气,而“通天下一气之耳”,气本是生成宇宙的本源物质,所以我们说时间是气运动的度量实质上也就说成是宇宙运动的度量。因此时间这个概念或维度就言之有物,是一个实际的存在而不是一些人摇头晃脑所说的什么虚无的概念了!同时也不是人的意识虚拟概念了!

总而言之,气是宇宙一切事物存在的本源。时间是气(信息)的流行,空间则是气(信息)的显象。


易境2


爱因斯坦认为时间不存在,与他之前的种种距离假设很矛盾。时间,产生于太阳系太阳和地球的运动变化。有人认为跳出这个限制就不受时间限制。

人类以空间对比产生时间概念。如空间消失时间也不存在。

以无变化则无时间的观点论,时间存在;以空间对比产生时间论,时间不存在。

然而时间究竟存在不存在?不存在的!在人类看来,寒暑易节秋枯春荣,生老病死婴孩延种,时间似乎存在。殊不知任何新事物都是全新的与旧事物相反的才会推陈出新,时间没有存在。人类自认为的过渡时期现象需要,只是一种形式。

人类的时间只是形式,并非宇宙客观事实。


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