為什麼時間箭頭會單向
Ⅰ 為什麼時光不能倒流
人們曾提出過許多種解釋,其中大部分圍繞著這么一個中心:時間箭頭本質上是由熵的增加而產生的。熵,粗略地講,是系統的無序程度。熵是不對稱的。這是熱力學第二定律。我們知道任何足夠大的系統經過足夠長的時間其熵的總和一定是增加的——它會從一個狀態變為一個更加無序的狀態。
假設你先在瓶子里裝一半鹽,再把另一半填滿胡椒粉。一開始是清晰分明的兩層東西。但你只要移動或者晃動瓶子,鹽和胡椒就會混合從而變得無序。這就是熵。而且因為它是一個單向過程,許多物理學家認為是它決定了時間箭頭的方向。
但是這個理論有兩個缺陷:第一是熵有上限——你的鹽和胡椒瓶最後會達到一個最無序態,也就是無論你再怎麼搖晃,它們都不會更加混合了。第二,為了觀察熵的增加,首先你要確定一個初始狀態——就是鹽和胡椒的初始狀態。要是拿我們的宇宙作例子,那就得仔細想想了——一個高度有序的初始狀態是幾乎不可能的。
Ⅱ 「回到過去」是人類的痴心妄想,科學家說「時空」只是一條單行道
1930年,偉大的邏輯學家和數學家 哥德爾 提出:「 不可能證明所有真的陳述」 。
這個定理也適用於時空理論,因為在漫無邊際的宇宙中,有很多東西真的不能用數學和物理來說清楚。
隨後,哥德爾又發現了宇宙中存在著基於廣義相對論的新的時空架構, 從而提出一個與時空密切相關的幾何概念—— 度規 。
度規是認識宇宙時空幾何構造的經典真言,也是解讀狹義相對論中諸多異象的密碼,更是通向廣義相對論世界的必經之門。
在廣義相對論中,描述時空彎曲的曲率就是用 度規 的分量隨位置的變化來計算的, 哥德爾由此證明出了時空中的一些路徑可以形成閉合的迴路。
這就表明了當前的物理學定律允許我們在時空里旅行。
理論上來說,穿越時空去未來或回到過去都是可行的,但現實卻是:我們只能去未來,而無法回到過去。
那麼,過去和未來都是時間流逝的方向,為什麼時間會呈現單向性呢?
首先,時間有個「奇怪」的現象:時間流逝的方向和宇宙膨脹的方向一致,且都為正向。
再者,我們的宇宙受因果規律支配,即一個事件(空間和時間的標度)的發生必須有「前因」才能產生「後果」。這也決定了時間的方向不能為負。
還有,我們要感謝愛因斯坦,因為在一百多年前,他提出了相對論理論,並將時間軸加入三維空間,形成所謂的四維時空,為時空穿越理論提供了可能。
「慣性質量=引力質量」。(這里的等號代表「等效」)
根據愛因斯坦的狹義相對論,當物體的移動速度越接近光速,那麼時間的膨脹效應就會越發明顯。也就是說 速度越快,時間流逝得越慢 ,即所謂的鍾慢效應。
我們可以做個假設,當你乘坐宇宙飛船以接近光速的速度飛行時,相對於在地球上的觀察者來說,你的時間流逝接近於停止。
當地球上的觀察者度過了幾年之後,你只是經過了很短的一段時間。於是當宇宙飛船回到地球的時候,就等同於你穿越到了觀察者的未來。
再者,根據愛因斯坦的廣義相對論來說,在大質量物體(即強大的引力場)作用之下,時空結構會發生彎曲,時間的流逝也會變慢。也就是說 引力越大,時間流逝得越慢 。
舉例來說,有兩只一模一樣的鍾,一隻擺放在引力較強地方,另一隻擺放在引力較弱的地方。之後你會發現,在引力較強處的鍾,走得要比另一個慢。
若從引力強的地方回到引力弱的地方,也等同於發生了穿越時空的事件。
在數學上,通過計算,當物質的速度超過光速時,是可以使時間倒流的,即負時間流逝。
並且廣義相對論也衍生出了「蟲洞」的概念,那麼通過 連接兩個不同時空的狹窄隧道(蟲洞),理論上也是可以回到過去的。
但是,這兩個可能都被我們宇宙的存在法則給「否決」了。
在宏觀尺度里沒有任何物體的運動速度會超過光速,因為根據狹義相對論的質能方程E=mc²,速度越高,能量越大。但光速是我們宇宙中的速度極限,一旦超過光速,那麼,能量也將趨於無窮大。
然而在我們的宇宙中,無窮大便代表不存在。
雖然「蟲洞」是超光速旅行和回到過去的熱門候選方法,也是科幻小說中長盛不衰的話題。但是「蟲洞」僅在微觀尺度上的量子真空中才會不斷出現並迅速消失。
因此,這樣的「蟲洞」十分微小,並且在它短暫的「生命」中,可能連基本粒子都無法通過。
目前僅有3個公認的超光速現象存在:
1、宇宙誕生之初,經歷過超光速的暴漲;
2、量子遂穿速度,記得有實驗測得超過了5倍光速;
3、量子糾纏感應的速度,有實驗證實大於10000倍光速,理論上是無窮大的。
雖然這些超光速現象與狹義相對論並不矛盾,但是卻無法傳遞有效信息。因此我們並不能藉助這些現象來完成時空穿越。
被稱為「老師的老師」的物理學家 費曼 對「負時間流逝」的解釋為:
普通物質在正時間流逝方向的空間里存在,而反物質在負時間流逝方向的空間里存在。
費曼的這個理論是說,所有的普通物質(包括人類),終有一天都會變成反物質,然後沿著時間倒流往回走。
舉例來說,普通物質攜帶的電子是負電荷的,而反物質攜帶的是正電荷的(正電子)。當兩者相遇時,會導致湮滅以並釋放出高能光子。
「它們並沒湮滅對方,其實它們原本就是同一物。」
反物質就像鏡子里的你,什麼都和你相反,卻和你一模一樣。
正反物質的湮滅,其實就是普通物質在時間的方向上轉了一個彎,向反方向行進(變成了反物質)。
在費曼圖里,我們可以看到電子e-在我們所看到的湮滅點後,變成了正電子e+,然後逆流遠離湮滅點。
所以我們在正時間方向下看到的正反物質的湮滅,其實就是物質的」生命倒帶「。普通物質的」生命結束「就是它變成反物質的」時間開始「。
但是,要創造宏觀尺度的「蟲洞」並且讓它保持穩定,我們需要的是 負能量,而負能量與反物質並不相同 。
負能量意味著有 負質量物質 的存在。
1957年,「 穩恆態宇宙論」 的創始人——英國天文學家邦迪提出了:真空中的負物質以一個恆定的不斷增加的速度追逐正物質的概念。
其實,早在1948年,荷蘭物理學家 亨德里克·卡西米爾在著名的卡西米爾效應中就已經驗證了真空中確實存在負能量。
但是,雖然負能量在真空中無處不在,我們卻無法在宏觀尺度上獲取。
看到這里,有些人可能會說:別扯了!人類根本無法回到過去,因為時間根本不存在。
在《費曼物理學講義》中費曼對時間的解讀為:
「時間很可能是我們不能定義的事物之一」。
誠然,費曼對於時間的理解頗有深意,因為 在物理學中,概念必須基於它的測量才有意義。
從科學角度來說,我們所認知的「時間」基於地球的自轉速度。但是,讓人奇怪的是,地球上的自轉時間並不是永恆不變的。
早在4000年前,埃及人和巴比倫人就依據太陽在空中的運動軌跡,將一天劃分為24小時。我國古人也 將一晝夜劃分成十二個時段,每一個時段叫一個時辰,一個時辰剛好是今天的兩個小時。
通常來說,1秒等於地球上一晝夜的1/86400。可是 在月球引力的作用下,地球的自轉速度平均每一百年要減慢0.00164秒。
於是,到了20世紀60年代,為了物理學的良性發展且便於計算,科學家將1秒變成了「銫-133」基態的兩個超精細能級間躍遷輻射震盪9192631770周。
「在未來的某天,世界的本質將不會用數學的語言來表示」。
可是,這100萬年才誤差1秒的精準時間——「1秒」,僅僅適用於地球時間。
因為在轉速不同的星球上的時長各不相同。這也是愛因斯坦的重要發現之一,他的狹義相對論對此進行過論述。
由此看來,「時間」非常讓人捉摸不透,但費曼用一種理論將之簡單化:
「我們只能說,把時間的定義建立在某種明顯是周期性事件的重復性上。」
而對於時空理論的理解,霍金比其它物理學家要全面得多,在他的《時間簡史》中滿是關於宇宙時空的諸多前沿理論, 如宇宙學、相對論、量子力學、標准模型、 以及現代天文學等。
霍金不僅指出了哥德爾的 旋轉的宇宙 是不存在的,還認為更為合理的允許回到過去的方法有兩種:
1、是在 旋轉黑洞 的內部,
2、包含 兩根快速相互穿越的宇宙弦 的時空。
黑洞理論是霍金的成名之作,2017年,科學家探測到了黑洞合並產生的引力波,使我們可以不依賴直接觀測就能驗證黑洞的真實存在。
那麼,黑洞可稱得上是目前人類已知的,宇宙中最簡單的天體 。
我們只需要用三個物理參數就可以描述一個黑洞,它們是:
1、質量:決定了黑洞的大小,但一個黑洞的質量一定是大於零的;
2、角動量:任何旋轉的物體所具有的一種物理量,黑洞的角動量可以是零,表示該黑洞不旋轉;
3、電荷:衡量物體帶電多少的一個物理量,黑洞的電荷也可以為零,表示該黑洞不帶電。
黑洞有很多種,其中有一種叫做 帶電黑洞 ,又稱R-N黑洞,這是以兩位科學家姓名的首字母命名的。
R-N黑洞有兩個視界(能被觀察到的時空界面)。穿過最外層的視界後,就會進入一個叫 單向膜區 的空間,這個空間的時間箭頭指向黑洞的中心奇點,所以它是單向的。也就是說只要進入黑洞不可能再出去了。
內視界面則屬於正常的時空,不是單向膜區。但是如果你想湊近奇點去看看的話,你會發現,一股斥力推著你,死活不讓你靠近,你想撞也撞不上去。
過一會兒你就會發現 你進入了一個"閉合類時線"。
這是物理學上的一個術語,表示四維時空沿著時間方向完成了一個閉環。這時奇怪的事情將不可避免地發生,你將永遠陷入時間循環中。
也就是說,在閉合類時線里,你將永遠在過去、現在、未來之中往復循環。
有些科學家認為,黑洞內的奇環可以把你傳送到另一個宇宙之中。那個宇宙可能是以斥力為特徵的非常奇怪的一個宇宙。
但霍金卻認為: 「似乎有一個時序保護機制,防止閉合類時曲線的生成,因而從 歷史 學家手上保護了宇宙的安全」。
第二種方法就很「燒腦」了,因為 弦理論 不僅預言了宇宙中存在一種超光速的「快子」,還認為宇宙需要9維空間(6個捲曲)和1維時間,這些都堪稱是「毀三觀」的東西。
1984年,英國物理學家格林提出,為了調和量子力學和廣義相對論,可以假設宇宙的終極基本粒子其實是一根弦,弦不同的振動模式決定了它是什麼樣的粒子。
之前我們認識的基本粒子:誇克、電子、中微子等等,都只是這根弦不一樣的表現形式,這就是 「超弦理論」 。
「原來,我們的宇宙是上帝在撥動琴弦,奏出的一段無盡的樂曲。」
但是,能穿越時空的宇宙弦是一種假想的能量管,如果真實存在的話,它們的尺度也是極其微小。根據理論學家的預測,兩個高速相向而行的弦會以怪異的方式改變時間——例如在時空中創造出閉合曲線。這時就需要擁有無限大的能量去加速宇宙弦。
又是「無限大」,看來這種方法也是一個「夢想」而已。
世界上有兩種天才:
普通的天才能完成偉大的工作,但是讓其他人覺得,如果自己足夠努力的話,那樣的工作他們也能完成;
另一種天才則像魔術師,你完全無法想像他們所做的事情。
哥德爾、愛因斯坦、費曼和霍金就是魔術師。
#科學有真相#
Ⅲ 時間為什麼只能單向流動
有些物理學家認為,時間的單向性是破壞次序的一種趨勢,宇宙每天都在稍稍變得更加無序。
上一個世紀末,奧地利物理學家玻爾茲曼用簡單的實驗研究了無序性演變過程。該實驗只需要3隻大口瓶子,40張有數字的紙牌和40個標有數碼的小球。
實驗開始時,所有紙牌都放在第——只瓶子里,所有小球都放在第二隻瓶子里,第三隻瓶子是空的。隨意從第一隻瓶子里抽出一張紙牌,並把與它數字相同的小球從第二隻瓶子轉移到第三隻瓶子里,然後把紙牌放回第一隻瓶子。重復做下去。每一次,要麼是小球從第二隻瓶子轉移到第三隻瓶子里,要麼是反過來,小球由第三隻瓶子轉移到第二隻瓶子里。大概經過25次以後,兩個瓶子里的小球數就近於相等。玻爾茲曼指出,只要抽出紙牌是隨機的,有序必然會讓位於無序。他由此認為他解開了時間單向性之謎。
但是我們知道,所謂有序——無序趨勢並不是一條嚴格的定律,它只是一個概率和統計學問題。問題的要害不在於有序無序過程本身,而在於一開始是怎樣達到有序狀態的。為什麼宇宙的趨勢是從有序變為無序,而物質和能量卻有很高的有序性?
玻爾茲曼對此作了多少有點俏皮地回答。他說,之所以有現在這種有序排列,是因為宇宙中發生過一次罕見的巨大波動,使它擺脫了極有可能的混亂狀態——這純粹是一種運氣!
玻爾茲曼把自己的結論歸功於「機遇」,這就等於宣布他並沒有解開時間單向性之謎。
時間在宏觀上的單向流動(亦稱不可逆性)是人類已經觀察到的事實。如何解釋這種現象,到目前為止還沒有結論。人們可以而且應該利用擴大了的視界和最新科學成果繼續研究它,這是合理的。但近幾十年來,有些人又從廣義相對論時空彎曲這一特定條件下的物理現象出發,引出時間可以循環的結論來。這無異於說時間能夠倒流!他們認為,時空彎曲理論蘊育著一種新的可能性,時間這條線將會閉合成圓或其他某種更為復雜的曲線。這樣,時間便能沿這條閉合曲線流動,今天可以流向明天,也可以倒回到昨天。他們說,只要宇宙的形狀受到某種約束,譬如說不斷地給自己「旋緊發條」,它就有可能回復過去的狀態,一切單向過程就能逆轉,時間也就可以倒流。
那麼宇宙將以什麼方式不斷給自己「旋緊發條」呢?只有靠上帝和神靈1這樣一來,時間循環論者就又回到中世紀神創論哲學觀點上去了。
時間與運動的亞里士多德悖論
世界上第一個試圖從物理學角度確定時間和運動關系的人,大概是古希臘的思想家亞里士多德。
亞里士多德生活在公元前4世紀,相當於我國的戰國時代。他寫過一本名叫《形而上學》的書。在這本書中,他宣布:「只有當我們已經把握住運動時,我們才能領悟到時間。」但是他又加了一句:「我們不僅用時間來測量運動,也用運動來測量時間,因為它們是相互定義的。」
如果說,亞里士多德接近正確地描述了時間和運動的部分關系的話,那麼在解釋運動的性質和成因時,他的看法就成為悖論了。
亞里士多德從自然界中表面「事實」出發,認為任何運動物體都具有趨向靜止的自然趨勢。一塊拋起的石頭會很快由滾動而變為靜止,馬不拉車,車就停下不動。亞里士多德由此引出了自己的理論:運動速度直接正比於產生運動的力。一架由兩匹馬拉的車,「自然」要比由一匹馬拉的車快兩倍;一塊10千克重的石頭落下時的速度,「自然」要比5千克重的石頭落下時的速度快兩倍。
這就是亞里士多德關於運動性質的描述。
然而,運動是怎樣產生的?亞里士多德認為,自然界中沒有任何東西能自己運動,一個物體的運動必須有另一物體來推動它。他說:「假使一個運動由於另一個物體所推動,後者的運動勢必還由其他一個運動所推動。如果無限地推論下去,是不可能得出結果的。每一個運動的最初運動必須歸因於一個在天上運動的神靈之體。」
這樣,亞里士多德就第一個把神靈作為不由他物所推動的第一推動者而引進了物理學,從而也把神靈的作用賦予了時間,因為時間和運動「是相互定義的」。
在中世紀宗教神學崩潰以後,亞里士多德關於運動、時間以及其他許多問題的錯誤觀點,仍然統治科學界達幾百年之久。
大約到13世紀以後,科學家才比較准確地定義了什麼是速度。他們說,一個物體的運動指它在空間中位置的簡單變化,速度就是在給定的時間里,物體位置變化了多少。直到今天,我們仍然沿用這種方式來表示速度,即每秒多少米或每小時多少千米。
但是,真正打破亞里士多德悖論的還是伽利略。
我們在本書中不止一次地提到伽利略。他是一位偉大的天文學家,第二個發明瞭望遠鏡,擴大了人們的視界,同時他也是一位著名的物理學家。有關他的坎坷一生的記載已被拍成電影搬上銀幕,同千百萬觀眾見面。
伽利略尖銳地指出:「物體愈重,下落愈快」這一論斷在邏輯上是矛盾的。如果一個重物和一個輕物同時下落,時間分別為t1和t2,而把這兩個物體捆在一起,它們下落的時間該是多少?按照亞里士多德的看法,將會有兩種答案:(1)重物帶動輕物落得快,輕物影響重物落得慢,因而t1<t<t2;
(2)兩物體捆在一起,必重於單個物體,其下落時間必然是t<t1<t2。
這兩個結果相互矛盾。因此,伽利略認為亞里士多德的論斷不能成立。
據傳,伽利略當時還在比薩斜塔上作過落體實驗,以證明亞里士多德理論的錯誤。不管這個故事是否真實(科學史家們對此一直持有異議),重要的是,這個天才的義大利人真正測定了運動物體的時間。他在不同長度的斜面上滾下金屬小球,同時把漏刻滴下的水收集在杯子里,稱出這些水的重量,從而測定了小球從不同斜面滾下時所經歷的時間。
伽利略根據這些實驗進一步指出,單有速度——位置隨時間的變化——不足以定義運動,還必須考慮速度隨時間的變化,這就是加速度。
在這里,伽利略只是提出了問題,但沒有做出理論上的發現。加速度概念的建立是後來由牛頓完成的。
牛頓的「絕對時間」觀念
牛頓比伽利略又前進了一步。牛頓認為,同亞里士多德的「理論」恰恰相反,如果沒有什麼別的東西阻止,運動著的物體決不會靜止。下落的石頭所以會落到地面不動,是因為受到地球的阻止;馬車所以停下不走,是由於車輪同路面之間有摩擦力。在一條光滑水平的路面上,具有無摩擦軸承的馬車,將會一直滾動下去。因此,牛頓指出,力對於物體的作用,只是使它的運動速度隨時間發生變化。這個變化的量稱為加速度,它正比於作用力的大小。這就是牛頓運動學第二定律。用熟知的公式表示就是:F=ma這里F為作用力,m和a分別為受力物體的質量和加速度。
牛頓的運動定律,連同他在1684年導出的萬有引力定律,奠定了經典物理學的基礎,對當時和後來的自然科學的發展都有很大影響,直到今天仍被廣泛應用,繼續發揮著巨大作用。
但是,應該看到,牛頓定律是以這樣的概念為基礎的:用以測量運動的時間是一種均勻流逝的「絕對時間」。
Ⅳ 時間為什麼只能單向流動
有些物理學家認為,時間的單向性是破壞次序的一種趨勢,宇宙每天都在稍稍變得更加無序。
上一個世紀末,奧地利物理學家玻爾茲曼用簡單的實驗研究了無序性演變過程。該實驗只需要3隻大口瓶子,40張有數字的紙牌和40個標有數碼的小球。
實驗開始時,所有紙牌都放在第——只瓶子里,所有小球都放在第二隻瓶子里,第三隻瓶子是空的。隨意從第一隻瓶子里抽出一張紙牌,並把與它數字相同的小球從第二隻瓶子轉移到第三隻瓶子里,然後把紙牌放回第一隻瓶子。重復做下去。每一次,要麼是小球從第二隻瓶子轉移到第三隻瓶子里,要麼是反過來,小球由第三隻瓶子轉移到第二隻瓶子里。大概經過25次以後,兩個瓶子里的小球數就近於相等。玻爾茲曼指出,只要抽出紙牌是隨機的,有序必然會讓位於無序。他由此認為他解開了時間單向性之謎。
但是我們知道,所謂有序——無序趨勢並不是一條嚴格的定律,它只是一個概率和統計學問題。問題的要害不在於有序無序過程本身,而在於一開始是怎樣達到有序狀態的。為什麼宇宙的趨勢是從有序變為無序,而物質和能量卻有很高的有序性?
玻爾茲曼對此作了多少有點俏皮地回答。他說,之所以有現在這種有序排列,是因為宇宙中發生過一次罕見的巨大波動,使它擺脫了極有可能的混亂狀態——這純粹是一種運氣!
玻爾茲曼把自己的結論歸功於「機遇」,這就等於宣布他並沒有解開時間單向性之謎。
時間在宏觀上的單向流動(亦稱不可逆性)是人類已經觀察到的事實。如何解釋這種現象,到目前為止還沒有結論。人們可以而且應該利用擴大了的視界和最新科學成果繼續研究它,這是合理的。但近幾十年來,有些人又從廣義相對論時空彎曲這一特定條件下的物理現象出發,引出時間可以循環的結論來。這無異於說時間能夠倒流!他們認為,時空彎曲理論蘊育著一種新的可能性,時間這條線將會閉合成圓或其他某種更為復雜的曲線。這樣,時間便能沿這條閉合曲線流動,今天可以流向明天,也可以倒回到昨天。他們說,只要宇宙的形狀受到某種約束,譬如說不斷地給自己「旋緊發條」,它就有可能回復過去的狀態,一切單向過程就能逆轉,時間也就可以倒流。
那麼宇宙將以什麼方式不斷給自己「旋緊發條」呢?只有靠上帝和神靈1這樣一來,時間循環論者就又回到中世紀神創論哲學觀點上去了。
Ⅳ 時間不會倒流有什麼證明
運動和行進要求有某種固定的時間框架來測量它們的進程。對於通過空間的運動來說,我們以時間作框架,但是,說到通過時間的運動,我們該用什麼作框架呢?
我們僅知道,自然界中宏觀運動過程(大尺度范圍內的運動過程)都是單向的,人們不可能在電視台未發播節目之前收看到它的圖像。
在日常生活中,我們看到的大多數過程也是單向的,人由少及老,房屋從新到舊。山嶽被分化侵蝕,恆星慢慢耗散能源,宇宙不斷膨脹……我們從未見過相反的過程,譬如說,房屋自動聚攏,河水倒上山。
這些事實表明,不論在地球上還是在空間規模上,宇宙中都存在著一個時間方向:它單向向前,永不倒流。
但是在古代,人們曾經幻想過時間倒流。他們祈望有一種靈丹妙葯,人吃了以後可以長生不老,甚至返老還童。這在我國古代神話傳說中是屢見不鮮的。外國文學作品中也有類似描述。
然而常識告訴我們,時間不會倒轉!要時間倒轉如同讓時間停滯不動一樣,都是幻想。
水壺里的水沸騰了,這只能是在我們把它放到火爐上加熱之後,決不會是在此之前。蘋果成熟只能在果樹開花之後。人都將隨時間推移而變老,越活越年輕的事是沒有的。這些都是老幼皆知的常識。
但是,常識往往並非全是真理。你怎樣證明這種常識是可靠的呢?
證據是有的,熱量轉換就是一例。
如果我們把一塊冰放到一杯水裡,冰塊將吸收水和杯子的熱量而溶解,水和杯子由於給出了它們的一部分熱量而變冷。假如我們把這一過程拍成電影,並按相反方向重新放出,我們將會看到,當一部分水變熱時,另二部分水就結成冰。這意味著,熱量只能從較熱的物體向較冷物體流動,不會倒轉過來。
大約在1個多世紀以前,物理學家克勞修斯就把這類現象總結成為熱力學第二定律。它說明能量特別是熱能的流動總是沿著一個方向進行的。能量可以被儲存起來,但它有耗散趨勢。熱力學第二定律處理的是物理學中最基本的概念之一熵。雖然克勞修斯本人沒有把熵的原理應用於時間,但後來的許多物理學家這樣做了。他們發現,熱能流動和時間流動是同時發生的,從而證明了時間箭頭的單向性。
Ⅵ 為什麼時間箭頭是單向的,即為什麼時間的流動是單向的呢
1、使用快捷命令「le"即可快速畫出單向箭頭直線了2、在標注中畫箭頭的話先直接電標注按鈕選中,打散然後直接留下你要的箭頭
Ⅶ 時間流逝為什麼只能是單向的
盡管我們都認為時間正在流逝,並且是只能朝一個方向,但時間的最神秘之處就在於,為什麼它只有這一個方向?
現代科學認為,時間是物質的三維運動對我們大腦影響形成的,只有物質和空間的存在,時間才能演化。時間是永不停頓的大自然節拍器,為每一個事件留下印記。
如果要某個人挑出時間有別於空間的最特別的性質,他首先可能舉出時間會流逝,其次可能會說,時間只能單向流逝而不可逆轉。
雖然許多物理定律對時間的過去和未來的方向未作區分,但從我們日常體驗來說,時間是有方向的、是在向前演化的,畢竟我們看到孩子在一天天成長,樹苗在一天天長高。
這也可以用來解釋熱力學時間箭頭的存在。宇宙在開始的時候呈現能量的高度有序狀態,隨時間變得越來越無序。所以,我們對時間的主觀感受應當是沿著這一方向,宇宙正在不斷膨脹,而不是取相反方向。
終極而言,宇宙的未來將是萬物越來越冷寂,直到時間停止。因為已無足夠的活動可以讓可測量的時間繼續前進。更准確地說,時間將走向終點,但作為一個無限的過程,它永遠不會真正抵達終點。
用數學的語言說,時間將無限趨近於終點,但永遠不會真正終止。宇宙的熵是一條單向道,就是時間箭頭的來源。
四、因果不對稱性
所謂“因果不對稱性”(Causal asymmetry),也是一種時間箭頭,方向從原因到結果的單向性。
因果不對稱性的特徵顯示,時間沿著一個方向前進總是比另一個方向更復雜、更困難,甚至根本不可能。例如,氣象工程師利用今天的天氣信息資料或數據可以較為精確地預測未來一周的降水幾率。但要他根據同樣的數據反推過去一周的降水情況,其難度大到幾乎做不到。
因此就有學者認為,因果不對稱性就是時間單向性的基本特徵。物理學家愛丁頓(Arthur Eddington)就主張,因果不對稱性決定了時間維度只能朝一個方向前進(先有因,後有果),而朝後(先有果,再有因)則無法實現。
五、結束語
我們對時間已有的種種認知可以確認,時間維度只能朝單一方向。如果時間反轉,意味著無序程度隨時間而開始減小,無序逐漸變成有序,就會出現奇幻的場景:破碎的杯子自發地復原,記住了明天的股票價格就可以在今天的股市中大發橫財。顯然,這些都不會發生。
至於有部分學者認為,在特定條件下量子計算中的因果不對稱性會消失,等於說時間可以不存在或者時間箭頭可以反轉。但這種純理論的概念是否正確,在學界存在較大爭議,並不能等同到現實世界。
Ⅷ 時間為什麼只能單向流動
有些物理學家認為,時間的單向性是破壞次序的一種趨勢,宇宙每天都在稍稍變得更加無序。
上一個世紀末,奧地利物理學家玻爾茲曼用簡單的實驗研究了無序性演變過程。該實驗只需要3隻大口瓶子,40張有數字的紙牌和40個標有數碼的小球。
實驗開始時,所有紙牌都放在第——只瓶子里,所有小球都放在第二隻瓶子里,第三隻瓶子是空的。隨意從第一隻瓶子里抽出一張紙牌,並把與它數字相同的小球從第二隻瓶子轉移到第三隻瓶子里,然後把紙牌放回第一隻瓶子。重復做下去。每一次,要麼是小球從第二隻瓶子轉移到第三隻瓶子里,要麼是反過來,小球由第三隻瓶子轉移到第二隻瓶子里。大概經過25次以後,兩個瓶子里的小球數就近於相等。玻爾茲曼指出,只要抽出紙牌是隨機的,有序必然會讓位於無序。他由此認為他解開了時間單向性之謎。
但是我們知道,所謂有序——無序趨勢並不是一條嚴格的定律,它只是一個概率和統計學問題。問題的要害不在於有序無序過程本身,而在於一開始是怎樣達到有序狀態的。為什麼宇宙的趨勢是從有序變為無序,而物質和能量卻有很高的有序性
玻爾茲曼對此作了多少有點俏皮地回答。他說,之所以有現在這種有序排列,是因為宇宙中發生過一次罕見的巨大波動,使它擺脫了極有可能的混亂狀態——這純粹是一種運氣!
玻爾茲曼把自己的結論歸功於「機遇」,這就等於宣布他並沒有解開時間單向性之謎。
時間在宏觀上的單向流動(亦稱不可逆性)是人類已經觀察到的事實。如何解釋這種現象,到目前為止還沒有結論。人們可以而且應該利用擴大了的視界和最新科學成果繼續研究它,這是合理的。但近幾十年來,有些人又從廣義相對論時空彎曲這一特定條件下的物理現象出發,引出時間可以循環的結論來。這無異於說時間能夠倒流!他們認為,時空彎曲理論蘊育著一種新的可能性,時間這條線將會閉合成圓或其他某種更為復雜的曲線。這樣,時間便能沿這條閉合曲線流動,今天可以流向明天,也可以倒回到昨天。他們說,只要宇宙的形狀受到某種約束,譬如說不斷地給自己「旋緊發條」,它就有可能回復過去的狀態,一切單向過程就能逆轉,時間也就可以倒流。
那麼宇宙將以什麼方式不斷給自己「旋緊發條」呢?只有靠上帝和神靈這樣一來,時間循環論者就又回到中世紀神創論哲學觀點上去了。
Ⅸ 為什麼時間似乎只朝一個方向流動
為什麼時間似乎只朝一個方向流動? 在經典物理的圖像里,可以把時間看做一支射出的箭,射出就不會再折回。在日常生活中,時間的前後還是容易區分的,常見的例子就是杯子跌下桌子,摔得粉碎,你很難看到一堆碎片,跳上桌子形成一個杯子。在時間箭頭的前進上,首先是我們心理的感受,孔夫子也會在河邊吟唱:逝者如斯夫。
以上是屬於我個人的一些建議和想法 ,僅供參考, 希望可以幫助到大家。如果你們有其他的想法,可以評論在文章的下方 。
Ⅹ 為什麼時間只朝一個方向前進
為什麼時間只能沿單向推移?為什麼人們不能回憶未來?如果時間能夠倒流,一個事件的結果會先於起因出現嗎?打碎的雞蛋碎片還能黏到一起回到我手中成為完整的雞蛋嗎?
時間只能向前流逝的特性使得人們不得不經歷一種令人痛苦的情緒:遺憾。人類從他們的長矛第一次錯過獵物是就開始思考這個問題,但直到最近,物理學家們才逐漸明白為什麼時間不能倒流。
時間的起源愛因斯坦過去曾認為宇宙沒有開始;他認為宇宙是一種靜止的,一成不變的存在。但事實上,我們的宇宙不僅有開端,並且也不是靜止的,而是以指數級膨脹的。愛因斯坦稱這是他所犯的“最大的錯誤”。現代科學認為宇宙始於“大爆炸”。另一方面,正是因為宇宙持續膨脹,我們才能看見黑暗的夜空,而不是到處都填充著星光的天幕。
我們以混亂增長的方向測量時間是因為我們生活在宇宙膨脹階段,這一階段適應於智慧生命。但在坍縮階段這一切都不會發生,因為在坍縮階段生命將無法測量時間。
最後,物理學家已經計算出13.7億年前大爆炸發生時為時間的起點。當無論是何種神秘的力量引起大爆炸是時間就已經存在了嗎?時間真的是永恆的嗎?我們看到宇宙就像俄羅斯套娃,一層包含著一層,從其他事物中產生新事物。供選擇的條件是深不可測的,不是我們的智力能夠想像的。