02.26 時間維度是人造的還是現實存在的？

StayreaL

時間是人類對客觀存在的認知，是本質是反映運動的概念——對客觀存在的反映。比如白天和黑夜的交替、四季的交替；植物從小到大的過程；動物從孕育、出生、成年、壯年、老年、離世的過程。

現在量子理論的發展似乎在顛覆人類對已有之觀念，但它還在發展中，我們只能隨著對自然世界認知的深入改變（修正）認識——概念，只能是認識更豐富，更貼近事物的本質，這也說明“沒有絕對的真理”，只能更逼近“真理”。這有點類似於我們對方位（東西南北）的認識，假如你到了一個新地方轉向了，一時很難扭轉過來，只是與以往的定位不同，同時在與人的交流中不方便，一旦你與旁人的錯位之處，從意識上把轉向的角度加上或減去——多了一個修正值，對生活的影響有但不會太大。

日和月10

本喵認為，討論問題之前，必須先搞清楚定義。
維度這種東西，初中和高中的學生往往會將其簡單地理解為“長、寬、高”。
接著，最多加個時間，這種想法是很自然的，但是，這種想法應該是不準確的。在數學中，維度的定義是一個物體上，若干個線性無關的量。

本喵舉個例子：北京市的房屋可能有如下數據。
——房價
——土地面積

可以看出，人類定義了維度。

接著根據維度的定義，在自然界中挑選符合這個定義的特徵。

因此，維度是首先被虛構出來的概念，接著，人們根據這個概念，在自然界中觀察，尋找，並且最終發現時間。

喵喵喵的喵

時間維度確實是真實存在的，客觀存在的，時間維度與空間維度一樣的客觀，而且兩者是平等的，相輔相成的，不可分割的，任何企圖把時間維度與空間維度分割開來的行為都沒有意義，它們是彼此存在的基礎，可以認為是一個東西的兩面性。

什麼是時間？用物理學解釋就是熵增原理帶來的時間箭頭永遠指向前方，時間只有一個方向，那就是向前，我們不可能回到過去，起碼目前沒有任何可能。

而愛因斯坦的時空觀也明確了這一點，我們就生活在四維時空中，而不是三維空間，單獨的三維空間是不存在的，當然單獨的時間維度也不可能存在。

用現實中的例子很好理解這一點。你和朋友約會，必須明確兩個要素：時間和地點，從物理學上講就是時間和空間，兩者缺一不可。你不可能對你朋友說：在某某地方相見而不提時間，那樣沒有任何意義。

不過很多人習慣於把空間和時間分割開來討論，甚至不認為時間就是一個維度。沒有理由不把時間作為一個維度。如果從數學上討論維度，基本上是指幾何上的空間維度，如此的話時間確實不是一個維度。

但數學畢竟只是數學，數學並不等同於現實和物理，數學只是人類瞭解大自然的一個工具而已。數學上的幾何空間維度確實只代表了空間，但並不能作為否定時間維度的理由！

宇宙探索

時間是一種工具。目前時間可以被“切”到十萬億分之一秒那樣短。但被“切”的究竟是什麼呢？不像質量和距離，我們無法具體感知到時間。我們看不見，聽不到，聞不著，摸不到也嘗不出時間；但我們竟能以某種方式測量它。愛因斯坦提出廣義相對論後，許多物理學家都嘗試不斷拓展和精煉該理論。但該過程中遇到的最大挑戰，就是時間。

把時間“切成薄片”：一臺利用所謂的超精細躍遷定義時間的氫原子鐘。（來源：Wikimedia Commons）

“危機出現了，”加州大學河濱分校的數學家John Baez說，“一旦危機得以解決，物理學將走向一個新的方向。”這裡說的不是日常生活中的物理。在我們生活著的低能量地球環境中，秒錶、擺鐘，還有氫原子鐘都將繼續精準地記錄自然流逝的軌跡。但當物理學家們想要將宏觀宇宙和亞原子微觀世界合併在一起時，危機出現了。

在牛頓經典定律裡，時間是特殊的。獨立於研究對象之外的“宇宙時鐘”記錄著每一個瞬間。而在廣義相對論中，這一假設不再成立。愛因斯坦認為時間並非絕對的——即不存在這樣一塊“宇宙時鐘”，並用他的方程解釋了引力在其中所起的作用。他的引力定律指出，無論用何種計時器測量，得到的結果都將一樣。

不過，在物理學的其他領域，尤其是在量子力學中，時鐘的選擇仍然很關鍵。在1926年薛定諤提出的波動方程中，它扮演了重要角色。該方程展示瞭如何將亞原子微粒類比為一束波，無論該微粒是獨自運動還是繞著原子旋轉。一個波簇可以在空間上從一點運動到另一點，同時在時間上從一個瞬間過渡到另一個瞬間。

從量子力學的角度來看，能量和物質都可以被分割為離散的部分——即量子，它的運動是跳躍而模糊的，處在劇烈的波動中。不像火箭的軌道，這些粒子的行為無法準確計算。利用薛定諤波動方程，僅僅能得到某一粒子，或者說某一波簇到達一個確切位置和速度的可能性。這與經典物理學描述的世界截然不同，以至於愛因斯坦都抱怨這種不確定性。他斷不能相信上帝會和世界玩骰子。

你也許會說量子力學為物理學引入了一種混沌：當精確得知某物的位置時，相應地，測得的速度將不準確；反過來，在速度精確可知的情況下位置又是模糊的。海森堡很好地總結了這種獨特的現象，即著名的“不確定性原理”。但所有的這些不確定行為都發生在一個確定的“舞臺”上，即空間和時間均確定。事實上始終需要有一塊可靠的時鐘，來記錄發生的一切以便物理學家們描述系統變化的機制。至少這是目前量子力學方程建立的方式。

這也是問題的癥結所在。物理學家要怎樣將引力定律合併起來呢？即如何在量子力學定義的亞原子規則中，無需特定的時鐘前提，也能很好地吻合牛頓時間框架？

製造一個量子時鐘

在美國猶他大學的廣義相對論者Karel Kucha教授看來，測量量子時間的關鍵是藉助數學工具設計一種合適的時鐘——這也是他幾十年來一直在嘗試的事情。他一直試著尋找一種亞原子版本的牛頓鍾，或者說是量子計時器，它可以用來描述由量子引力影響的特殊尺度下的物理現象，比如黑洞內部和奇點。

Kucha假設的時鐘不像日常生活中的時鐘那樣，遠遠地“躲”在角落不受周圍事物的影響；而是將作為不可或缺的部分，被置於量子引力發生作用的微小、密集的系統中。這一內置變量有其侷限性：該時鐘會隨系統的變化而變化——所以為了記錄時間，就不得不解決這些耦合問題。某種程度上說，這就好比當你每次想要看時間時，都得先拆開腕錶並檢查其工作狀態。

關於這種特別的時鐘，最容易想到的就是簡單的“物質鍾”。Kucha指出，“這當然是我們自古以來一直在用的時鐘。現在我們周圍所有的時鐘都是由物質組成的。”究其根本，傳統的時鐘就是選擇一套粒子或一種液體材料媒介，再記錄其變化。不過Kucha藉助紙筆，從數學上將物質鍾引入量子引力領域，那兒的引力場極強，同時概率性的量子力學效應開始出現。

不過Kucha表示，當你冒險進入該領域時，“物質會變得越來越稠密”。它是這種極端環境下，任何可能用作物質鐘的材料的致命弱點；這些材料最終都會被碾碎。這一點可能從一開始就很明顯，但Kucha需要準確得知物質鐘被破壞的機理，以便更好地理解這一過程並設計新的數學工具來構造他假想的時鐘。

更有望用作量子時鐘的是空間自身的幾何特性：當嬰兒宇宙膨脹或黑洞形成時，監測時空的曲率變化。Kucha猜測這一特性即使在量子引力產生的極端環境中也能探測到。膨脹中的宇宙為這一機制提供了最簡單的例證。將嬰兒期的宇宙想象成一個不斷膨脹的氣球，一開始其表面彎曲得非常厲害，隨著氣球越來越大，其表面的曲率變得越來越小。Kucha解釋說：“這一變化著的幾何特性使得你能夠辨明你所處的瞬間。”換句話說，這種幾何特性可以被當作一種時鐘使用。

不幸的是，迄今為止Kucha研究過的各類時鐘針對同一系統分別得出了不同的量子表述和預測。Kucha解釋道：“將任何一種時鐘置於時空中，都可以拿來計算量子力學並得到的相對應的結果。但一旦你換了一種時鐘，比如基於電場的，就會得到完全不同的結果。現在很難評判其中哪個是對的，亦或兩者均不正確。”

不止如此，選用的時鐘最後還必須不能被碾碎。量子理論認為空間被分割的程度存在一個極限。能夠想象的時空量子顆粒最小直徑是 [公式] 釐米，也就是普朗克長度。在這個無限小的尺度內，時空曲率變得跳躍且不連續，時間和空間都開始離散化，並隨著“不確定性泡沫”時隱時現。正如物理學家Paul Davies在《關於時間》（About Time）這本書中所寫的，“你必須想象所有可能的幾何結構——所有可能的時空，空間扭曲和時間扭曲交織在一起形成一種複合體，或者說是‘泡沫’”。

只有充分發展的量子引力理論才能展示在如此小的時空尺度下所發生的一切。Kucha推測，目前廣義相對論中一些尚未發現的性質在這個尺度下不會發生量子漲落，而有可能是連續的。如果這一猜想成立，該性質便能夠用作Kucha一直以來在尋找的時鐘。Kucha懷著這樣的希望繼續探索著一個又一個可能。

忘記時間

Kucha一直嘗試藉助一種時鐘將廣義相對論嵌入量子力學框架中。但許多研究廣義相對論的物理學家卻認為應該反過來考慮——將量子力學融入廣義相對論，把時間作為一個維度來考慮。法國理論物理中心的物理學家Carlo Rovelli便是擁護者之一。

“忘掉時間吧，它只是一個簡單的實驗事實。”Rovelli表示。他致力於找出不需要時間的量子引力理論。為了簡化計算，他和同事Abhay Ashtekar、Lee Smolin一起建立了一個不需要時鐘的理論空間。藉助於此，他們使用了一套新的變量改寫愛因斯坦的廣義相對論，以便更容易地理解和適應量子尺度。

他們的理論使得物理學家們能夠以一種新的方式去探索引力在亞原子尺度的表現。但真的有可能完全不以時間為參考嗎？ “從一開始的狹義相對論到後來的廣義相對論，時間的經典概念越來越弱。我們的思考也需要時間，但事實上我們需要時間思考的這件事並不意味著時間就是真實的。” Rovelli補充道。

Rovelli坦言，將時間從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世紀哥白尼推翻“地心說”並提出“日心說”時科學家們需要做的那樣。

但或許在真正的規則中就是沒有時間，包括那些適用於亞原子世界的規則。事實上，量子力學中的諸多難題之一——時間問題在一定程度上刺激了變革的發生，對量子力學定律的修正已經開始。作為難題之一，理論學家們一直在修正量子力學中最基本的方程，以剔除任何以時間為直接參照的內容。

這種方法本質上是一種對薛定諤方程的全新解釋。剛剛建立時，物理學家可以藉此直接計算一顆微粒在某一具體的時間斷面上由A點運動到B點的可能性。後來由費曼進一步發展的理論考慮了無數種由A至B可以令人信服的路徑，而不論其可能性多麼小。時間作為一種變量被剔除掉；唯有可能的路徑是關鍵。將這些可能的路徑統合起來，最終就會浮現出一條具體的路徑。

這個過程有時候被比作波的干涉。當空中兩束波“相遇”時，它們也許會疊加為一束新的、能量更強的波（相長干涉），也許會完全抵消（相消干涉）。類似地，你或許會想到這些可能的路徑之間的相互作用——某些增強了，另一些則相互削弱了，最終形成一條路徑。更重要的是，時間變量不再參與計算。

加州大學聖巴巴拉分校的James Hartle長期致力於將該思想應用於他的量子宇宙學中，即運用量子力學定律研究嬰兒宇宙及其演化。但不同於針對個體粒子的假說，他考慮的是能夠描述演化中的宇宙的所有可能的結構，即可能宇宙的無限陣列。當這些豐富各異的結構被統合起來以後，經過相消和相長，最終將形成一個具體的時空。Hartle希望利用這種方法得出宇宙在量子引力場中的行為線索。同時，他不需要選擇一個特別的時鐘來進行這項物理研究：時間作為一個基本變量消失了。

當然，Isham指出，“拋開時間這個概念後，下一步要做的就是解釋我們身處的這個平凡世界，以及縈繞在我們周圍的時間。”包括Rovelli在內的一些人懷疑時間本就不是一個基本量，他們表示，時間可能是更接近於溫度、壓力這樣的物理屬性。針對單個粒子或原子考慮時壓力沒有意義，這一概念只有在對上萬億的原子討論時才存在。時間概念或許恰恰符合這一統計學特徵，也就是說，現實世界就像一幅點彩畫作。在最小的尺度，即普朗克尺度，時間沒有意義，就像我們無法從近處窺見點彩畫作中的乾坤一樣。

量子引力理論學家喜歡自比為考古學家。每位調查者都在巨大地下城市的不同位置挖掘並發現不完整的遺蹟，而城市的全貌不得而知。理論學家現在急需的就是數據，能夠幫他們辨明思考方向的實驗證據。因為可能需要重現大爆炸時煉獄般的環境，使得這看起來是個不可能完成的任務。但也說不準；比如下一代的引力波望遠鏡——旨在探測時空平面上漾起的“漣漪”的設備。它們有可能在探測到大爆炸的 “迴音”——原初引力波，也就是引力最開始出現那一瞬間產生的遺蹟。這將為探索時空本質提供關鍵線索。

Kucha表示，“數十年前我們還無法說清大爆炸開始的十分鐘內發生了什麼，但現在，通過蒐集林林總總的跡象我們可以做到這一點。也許當我們能夠完全理解普朗克尺度上發生的物理現象時，便能對今天遺留的問題作出肯定的答覆。”倘若如此，這些證據將帶領我們前所未有地接近世界的起源，最後還有可能告訴我們在140億年以前，時間和空間是如何從一無所有中誕生的。

科懷天下

維度沒有物理方法可以證實，但是有數學公式可以論證。

三維空間長寬高 立體世界我們肉眼親身感覺到看到的世界 三維空間是點的位置由三個座標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念，是在三維空間基礎上所作的科學抽象。

四維空間一個時空的概念 日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關係，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。

強哥新語

客觀世界是永恆存在的，客觀世界也在運動著，運動是絕對的，靜止是相對的。那客觀世界存在了多久？運動了多久了？

這需要一個度量來描述，這個度量就是時間。

時間是物質的基本屬性之一，客觀上反映物質運動的連續性和延續性，就是人類不存在了，物質還是會續不斷的延續著其運動狀態，從這個意義上講，時間不是人造的。

但表述時間的單位是人造的，比如世紀、年、月、日、周、時、分、秒等。

人，也是客觀世界運動變化的產物，沒有“人”了，假如說沒有地球人了（可能還有其他種“人類”--智慧生物存在於宇宙某處），世界還會一直運動變化下去。

中國古人說:“古往今來謂之宙"，這就是最早對時間的認識和描述。而時間，又是客觀地反映了世界的千變萬化、萬物萬種，各不相同運動過程的，客觀規律和計量。

所以，我們人與時間的關係是：

1.時間是現實存在的，不是人造的，人們對時間的認識還在進步中：

2.表達時間的單位是人們為了描述方便而創造的，時間單位不會改變時間的本質；也不影響時間的變化；

3.時間有過去、現在、未來，但是時間是向”未來“永遠運動下去的，不會反方向運動，這就是“時光一去不復返”；

4.人們可以認識時間的某些規律來為人類服務。比如，中國人創造的24節氣，東西都有”日曆“等。有了日曆和節氣的參照，人們就知道什麼時間應該做什麼事了。

人是世界的短暫過客，任何人都是！

一寸光陰一寸金，寸金難買寸光陰，我們做任何事情都要抓緊時間，儘早完成！

鵬學天下

四維空間是一個時空的概念。簡單來說，任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”。不過，日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。

根據愛因斯坦的概念，我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關係，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又多了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。 　　根據愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。

由於我們在地球上所感覺到的時間很慢，所以不會明顯的感覺到四維空間的存在，但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中，使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時，我們能對比的找到時間的變化。 如果你在時速接近光速的飛船裡航行，你的生命會比在地球上的人要長很多。

這裡有一種勢場所在，物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。　什麼是四維？現在的說法是三維空間加上時間這一維，構成所謂的四維空間。

然而，這種說法是一擊即破的。為什麼？　　我們可以從二維來考慮。一個二維生物（如果有的話），他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們會把時間作為第三維，因為他們無法感受這一維的存在。

同樣，我們現在也走進了這個誤區，把時間算做第四維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時，也在為我們嘆息。 那麼時間算不算一維？在我看來，時間應該算是一維，即在多維生物本身的維度之外再加一維，構成新的N 1維空間，而且這樣也有助於幫我們解決一些問題，也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。

　　有一個更新的構想，即所有的維度都是由時間構成，沒有時間，就沒有空間，包括最基本的一維空間。 這應該好理解，因為沒有時間，空間本身的存在就沒有任何意義，因為時空本身就是不能分割的整體。

那麼，為什麼一種時間可以形成不同的維度空間？這裡，我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解，這一句話理解起來可能有點困難。但是，只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理，首先必須瞭解兩點。

第一是時空的不可分性，這一點估計大家都明白，離開了空間談時間，或者離開了時間談空間，都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性，這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中，我們接觸到的都是時間的合成體，也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。

可能你們會覺得我是在狡辯，其實不是。 只要你們換一個角度去想，一個結果，可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說，我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體，即合運動。

關於時間，我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體，可以是由物體運動的時間，歷史時間（即經歷時間）和其他的一些時間構成。 而運動時間，我們又可以看成由上下運動的時間，左右運動的時間和前後運動的時間。

當然，劃分方法是多樣的，這就構成了時間的多樣性，至於如何去劃分，這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間裡，時間起到了決定性的作用。　　我們之所以是三維生物，是以為這個維度的空間裡只存在三維的時間。

時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間，是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時，因為時間的不同分解方式，註定了我們的三維空間也是相對的，它可以被命名為一維，二維，甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。

時間是決定維度的關鍵，同時，它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。　　讓我們看看科學上的說法：低維是空間上的缺陷，它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點，有一個疑問，那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。

我們認為的低維不存在某一個空間長度，是因為我們無法確定它有那一個長度，也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。 那麼，將來呢？我們現在無法認證，可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。

因此，低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼，我們如何區別高維與低維？　　對四維空間，一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上，再加上一根時間軸，但對於其具體情況，大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方：讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人，他們只有平面概念。

假如要將一個二維扁片人關起來，只需要用線

風吹屁屁

我們常常把時間比作一條大河，我們見到它的狀態就是不斷地往前流淌，“一去不復返”。

我們什麼時候見過有誰“逆流而上”返老還童呢？

一條公路，是我們人類創造的，我們可以從南到北地離去，也可以從北到南地返回。但是，我們擁有的時間緯度，早已被設定了，就好像我們動一動手指，輕而易舉把一隻小皮球放在一個斜坡上，它只能往下溜，而不能往上滑。時間維度上的我們，是那隻只能往下不能往上的小皮球啊。

一條公路，我們可以沿著它到達山巔，也可以回到山腳，處於不同層次的空間中。但是，我們又什麼時候見過另一個平行宇宙的樣子呢？就好像上帝之手把我們人類擺放在一個時間的“盆裡”，而我們無論怎樣努力，尚且不能夠逃脫這個遊戲。就好像人們鬥蛐蛐一樣，就好像人們養金魚一樣，都逃不脫被束縛的命運。金魚在浴缸裡面看到的世界，估計也和我們仰頭看天是一樣的吧，再遠點就看不見了。只不過，小金魚的魚缸是人類造的，而人類所處的“魚缸”是自然或者上帝造的，總之不是人類。小金魚不幸魚肚朝上死了，那個魚缸還是存在的。即使人類不幸滅絕了，時間依然笑傲世界。

時間不是人類創造的，時間維度也不是。事實上，時間、宇宙、甚至我們身邊的世界，我們尚且知之甚少，比如存在於世界上無形無色的新冠狀肺炎病毒，我們的瞭解少得可憐，它們橫衝直撞，來無影去無蹤，而我們束手無策，避之唯恐不及。瞭解世界，我們人類還有很長的路要走呢，何況是創造時間緯度啊！

林藍然

人世間本沒有時間概念。自從有了愚蠢的人類，便有了罪惡的時間觀念。

千年古樹13

所謂的時間實質是就是宇宙運動空間的度量，空間乃是時間的結構。

那麼時間對空間度量的標準是什麼？度量的標準是光速。換言之 時間就是光運動的度量。然而光又是什麼呢？從我們民族傳統文化的角度來講，光就是生成宇宙的本源存在物～氣的特殊存在方式。氣聚成光，是氣的一種昇華，光就是氣的一種高質能存在方式。是故，我們與其說時間是光運動的度量倒不如說是氣運動度量更貼切。光就是氣，而“通天下一氣之耳”，氣本是生成宇宙的本源物質，所以我們說時間是氣運動的度量實質上也就說成是宇宙運動的度量。因此時間這個概念或維度就言之有物，是一個實際的存在而不是一些人搖頭晃腦所說的什麼虛無的概念了！同時也不是人的意識虛擬概念了！

總而言之，氣是宇宙一切事物存在的本源。時間是氣（信息）的流行，空間則是氣（信息）的顯象。

關鍵字: 客觀存在 科學 現實存在