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【时间等于什么公式】“时间”是什么?

什么是“时间”?

几个看似不言而喻的概念其实只是基于认知局限性的偏见。

自古以来,人类探究“对时间的感知”,要比探究“时间的本质”,更多。但是今天,我们要从时间的物理本质出发,了解到最聪明的物理学家,为我们展现了一幅怎样的时间图景。

本文共约3424字,建议阅读时间8分钟,你将获得:

  • 打破陈旧的认知,理解“爱因斯坦时空观”
  • 了解到“现在”的概念在宇宙尺度下的意义
  • 体会到时间的本质仅仅是“事件的关联”
  • “因果关系”在微观视角下的坍塌
  • 时间与意识的关系,以及“时间控制法”

本文极有可能颠覆你对时间的认知,建议认真阅读、思考。

所谓“观念不破不立”,我们最先要破除的,就是“时间在宇宙中均匀流逝”的错误观念。

无穷的空间为“宇”,无穷的时间为“宙”。

爱因斯坦时空观

我们需要先考虑另一个问题看似不相关的问题——“太阳和地球之间没有任何东西,怎么就能相互吸引呢?”

爱因斯坦找到了一个合理的解释,他猜想太阳和地球之间并没有直接吸引,而是分别对它们周围的事物产生了作用。周围有什么呢?只有时间和空间。

也就是说,爱因斯坦认为,太阳和地球“改造”了周围的时空,进而影响了天体的运动,使它们看起来像被彼此吸引一样。这其实就是“广义相对论”。

广义相对论的思想精髓,一言以蔽之,叫做“引力即时空”。

空间被改造成什么样了呢?下面这个小实验,就很好地帮助我们理解一个大质量的天体对周围空间的改变。你看,大球与小球之间并没有什么引力,但看起来却好像被吸引一样,这就是被弯曲的空间,地球其实是在被太阳弯曲后的空间中“走直线”。

时间连同空间一同被弯曲

时间也同样被改造了。离天体越近,时间流逝越慢。而且,质量越大的天体周围,时间过得越慢。

比如,黑洞是质量极大的天体了,在它的周围,时间过得非常之慢,以至于在边界处(称为“视界”),时间是完全静止的!

黑洞周围的时间非常之慢

太阳,其实是属于质量比较小的恒星,所以在太阳的周围,时间过得比较快,这就使得我们人类文明的科技可以快速地发展;而如果在一颗超大质量的恒星周围,时间过得就很慢,文明和科技就很难快速发展起来。

所以,严谨地讲,山顶上的时间要比海底的时间过得快一些,你头顶的时间要比脚底的时间过得快一些。

那么,为什么天体周围的时间会变慢?

原因还是“空间的扭曲”,天体把周围的空间“压缩”了。通俗地说,比如原来10米的距离被压缩到1米,这就导致一个光子通过1米距离其实在跨越10米,而由于光速不变,因此需要耗费10倍的时间;同样的光速下,运动更慢了,这在我们看来,这就是时间变慢了。

所以,时空不可分,时间就是空间。

时间与空间不可以分开考虑

时间的流逝取决于空间,我们姑且用一个不严谨但容易理解的简单公式来表示一下吧——

t = t (x,y,z)

“现在”的概念只在局部有效

假设有一颗“比邻星b”,距离地球4光年,你的朋友“小爱”住在这颗星球上,你很想她,所以你很想知道——“她现在在做什么呢?”

要知道,我们以最快的速度(光速)向比邻星传播一条消息,需要4年,等她回复消息说“我现在在玩呢”到地球后,又要4年。那么,我们是不是可以说,“小爱”回复我们时说的“现在”,就是4年后呢?

不可以。在比邻星b上,并不存在一个特定的时刻,与“现在”对应。

如下图所示,回复消息的时间可能是a、b、c中的任意时刻,我们唯一肯定的,就是回复消息比发消息晚,比收消息早。所以,比邻星b上的“现在”是一个时间段,这个时间段长达8年。

如果你从沈阳打电话问住在深圳的朋友,“现在在干嘛”,这个现在的概念是成立的,因为它对应的时间段实在太短了。

所以说,我们的“现在”不能延伸到整个宇宙,它只是我们周围不远处的一个气泡。这个气泡的大小取决于我们的时间精度,如果用纳秒,“现在气泡”大约直径几米;如果用毫秒,“现在气泡”就有几千公里了。

所以,“现在的宇宙”是没有意义的。

有意义的只是事件发生的先后顺序,比如“先发送消息,后接收消息”。

我们只能知道,事件B发生在事件A之后,事件C也发生在事件A之后,但是,我们不能知道任意两个事件的前后发生顺序,这种时间结构称为“时间的偏序结构”(而非“全序”),这就是我们人类认识的宇宙时间模型。

世界是“关联的事件网”

铺垫至此,可以引出一个可能很多人没有听说过的结论——

“在物理学中,其实完全没有必要在诸多变量中单独挑出一个变量,然后把它命名为时间”。

怎么这样讲呢?

我们研究物理量 f 和物理量 g 时,通常都要在时间维度上进行表示,然后分析两个物理量之间的关系——

f(t) ~ g(t)

可是,其实我们没有必要非要借助时间 t 啊,我们只需要了解事物之间的变化——

f ~ g f(g)

“量子引力”的基本方程就是这样,不包含时间变量。

从这个角度讲,“时间”并不是真实存在,它只是人类创造的一个便于理解世界的中间变量;真正存在的,只是事物之间的关联。

这个世界,是一个相互关联的事件网络,其中的变量遵循概率法则。

因果关系的坍塌

在地球人类看来,万事万物有因有果,事件 f 与事件 g 存在关联,而且 f 发生在 g 之前,那么,f 就是 g 的原因,毕竟,原因发生在结果“之前”呀。

这里,咱们再深入思考一下,如何能确定“之前”还是“之后”呢?

比如,咱们手里有一副扑克牌,前26张是黑色的,后26张是红色的,现在咱们洗一下牌,你能区分出“洗牌前”和“洗牌后”的牌吗?

当然。洗牌以后,牌的顺序变乱了。

这就是“熵”的概念。洗牌前比较有序,称为“低熵”;洗牌后比较乱序,称为“高熵”。

从低熵到高熵,这就是时间的顺序,这就是时间的先后。

但是,玻尔兹曼(Boltzmann)指出了我们都忽视的一个重要的问题:

我们认为的有序和无序,是基于我们关注的仅仅是“红与黑”的颜色,而如果我们观察每张牌的全部细节的话,那么,每一种排列都是特殊的、独一无二的。

所以,所谓的熵,只是因为我们以一种“模糊的方式”描述世界。

因为我们观察事物太宏观了、太模糊了,所以才有了时间的概念,才有了因果的逻辑;如果我们观测微观事物,那么过去与未来的区别就会消失,原因与结果之间也没有任何区别。

所以,在基本物理法则中,准确地讲,不涉及原因与结果,只涉及“规律”,而这些规律,无论是“从过去到未来”,还是从“未来到过去”,都正确。

换言之,基本物理法则,是关于时间对称的。时间并没有方向性。

时间与意识

文章的最后,咱们从主观角度,谈一谈“人类头脑中的时间”。

尽管物理学几乎就等于直接在告诉我们——“时间根本不存在,时间只是人类的幻觉”,但是,人的主观意识感觉到的,却是“实实在在的时间的流逝”。

而且,时间在意识之中的流逝速度,明显不是线性的,而是具有“极强的非线性”。

比如,睡眠8小时,醒来之后体感上其实只过了几分钟而已;昏迷几天,醒来后感觉也就好像只有一瞬间;而有些事情,回忆起来总觉得过了很久,比如与爱人的甜蜜时光,或是一场紧张又兴奋的演讲,或是重要的高考考试。

时间就是记忆。没有记忆就没有时间感。

密集而深刻的记忆,就等于更长的时间。

再清楚点儿说,意识运动得越快,时间流逝得越慢。

现在你知道,为什么同样的时间里,有的人能做更多的事情了;现在你知道,所谓的每个人都公平地拥有一天24小时,而其实,控制好意识,保持清醒的头脑,一天的时间,带给你的,可能会远超24小时。

所以,时间控制其实是意识控制。

所以,我们就知道如何控制时间了。这里介绍三种“思维工具”,可以提升意识速度,获得更多的时间:

一、有一种很厉害的思维工具叫“头脑预演”,就是在头脑中模拟即将到来的行动,这样对于你的意识来说,就相当于经历了很多次的行动,时间在不经意间就得到了扩展,科学家已经证明了这种行为的有效性,甚至对于体育运动都有奇效;

二、警惕"无意识无思考"的活动。最简单的例子就是“看视频”了,一定要谨慎对待视频这个东西,可能许多人已经认识到这个问题了,当我们在看视频时,大脑几乎都不在工作,几个小时很快就过去了,回头想想,好像什么也没有学习到;

三、记录时间。或者说,记录活动。让时间在意识中留下痕迹,让自我对于时间有更具体更准确的判断。关于“记录与反思的力量”,其实重要性对于一个人的成长几乎是决定性的,有机会再详细解析。

时间啊,时间。

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