长期以来,人们认为时间是客观存在,一成不变的,每个人的时间流逝速度都是一样的。这与人们的日常认识和经验非常相符,毕竟每个人经历的一分一秒看起来没有任何区别。
但是也有不少人认为时间就是一种虚幻的概念,是人为定义的,所谓的时间根本就不存在,而人们感知到的时间不过是地球自转公转的错觉,比如说,黑夜白天,一年四季变化,都与地球的运动有关。
之后,随着人类科学不断发展,对于时间本质的认知有了很大的提升,这都得益于热力学第二定律的发现。
热力学第二定律,也可以表述为“熵增原理”,讲述的是,在一个孤立系统,熵不会自动减少,只会不断增加,也就是从有序到无序。
而这种不可逆的熵增,表现出来的就是时间箭头,无情地走向未来,而且只有一个方向。从此,人们对时间的认知有了根本变化。
而到了爱因斯坦时期,对时间的定义又有了全新的认知。
爱因斯坦的相对论彻底打破了人们传统的时空观,认为时间并不是绝对不变的,而是相对的。同时相对论把时间(还有空间)与光速紧紧地联系在一起,彻底颠覆了人们对时间概念的固有认知。
基于闵可夫斯基提出的四维时空观,爱因斯坦把时间和空间看做同等的事物,并且两者是一体的,不可分割的,任何把时间和空间分割开来讨论的行为都没有意义。
说白了时间和空间都不能单独存在,必须同时存在。
更深层的认知是,空间也是一种物质。由于时间和空间是一体的,所以时间也是如此,宇宙万物是不断运动的,这种绝对运动性表达出来就是时间。
时空的本质就是不断运动变化,而且这个过程不可逆。时间的本质就是运动。同时,物质的运动也会影响到时间,直接体现出来就是相对论中的“时间膨胀效应”(钟慢效应),这种效应反过来也证明了时间的确是存在的。
时间膨胀效应其实就是观察者效应,相对于自己所在的参照系时间是没有变化的(本证时间),这也叫做“固有时”,相对静止于任何参照系的“固有时”都是等价的。
不过在不同的参照系下,固有时是不同的,就会出现时间膨胀效应。
最著名的一个例子就是双生子佯谬。哥哥乘坐亚光速飞船离开地球然后返回,到地球之后发现弟弟已经老去,而自己仍然年轻。
速度让哥哥的时间出现“膨胀”,变慢了,速度越快时间就越慢。有人说在哥哥眼里,弟弟也以亚光速飞行,弟弟的时间不也变慢了吗?
确实如此。不过这是建立在“哥哥永远不返回地球”的基础上,如果不返回地球,哥哥和弟弟在两个不同的参照系,对比他们的时间就没有任何意义。在哥哥眼里,弟弟的时间变慢了。在弟弟眼里,哥哥的时间变慢了,他们都没有错。因为他们都是以自己的参照系来衡量对方的。
而想要确定到底谁变得更年轻,必须把他们放在同一个参照系下对比才可以,也就是说哥哥必须返回地球。返回地球意味着哥哥所在的飞船必须经过减速再加速,相当于哥哥已经变换了时空,而弟弟的时空一直没变。
从广义相对论角度更好理解,哥哥经历了减速加速,而加速度意味着受到强大力作用,而力同样会影响时间流逝速度,比如说黑洞周围强大引力会使时间变慢。
所以说,时间本质其实就是运动的一种体现,是客观存在的,就像我们平时描述颜色,形状,大小等是一样的,虽然看起来都比较虚幻,看不见摸不着,但是实实在在存在的。
同时,由于熵增原理,时间只要一个方向,永远向前,这就是时间箭头。