为什么会存在时间?时间到底是什么?

“时间”陪伴了人类文明很久,最初人类是如何认识时间的呢?很简单,就是事物运动的变化,比如月亮的阴晴圆缺,河流的泛滥周期、春夏秋冬、恒星的位置变化等等,古人看到这些事物的变化都有周期性,那么用什么来表示这种周期性的,也就是时间了,从这方面来看,时间只是一个名词,它代表了事物的变化顺序,没有其它更深的含义了。

一棵小树苗长成了参天大树,婴儿慢慢地长大成人,放久了的苹果慢慢地变烂,这些都体现出时间在向前进,无法回头了。一直以来,人们日常生活中所用到的时间,我们都认为它是单方向的,只能向前进,无法后退。但是科学诞生之后,物理学定律中的那些公式,用t来代表时间,可是即便是将t改为-t,那些公式的形式并不会发生变化,好像时间是可逆的了。

时间到底是可逆的还是不可逆的,直到热力学第二定律问世以后,时间的方向被一个物理名词固定住了,它就是熵,熵增的方向就是时间的方向,又由于熵无法自发的减少,它只会增加,所以时间是不可逆的。简而言之,时间的箭头就是熵增的箭头。

什么是熵?

我们可能多次看到过这个名词了,熵代表的是一个体系混乱程度的度量,通俗点说,就是有序熵值就低,无序熵值就高。打个比方:一个完整的瓶子放在桌子上,此时熵值是低的,但是当你把瓶子打碎在地上,此时熵值变高了。再打个比方:一间教室中摆满了凳子,但是凳子上都没有序号,众多的学生都站在拥挤的屋子里,不知道坐在哪里,这个体系就显得很混乱,熵值很高。之后讲师给每个学生都发了序号,学生按序号就座,此时体系就变得有序了,熵值降低。

在熵增定律也就是热力学第二定律没出现之前,在物理学定律中,描述一个物体的运动状况时,无论你是将t还是-t代入公式中,公式都没有变化,也就是说,无论是将一个物体的运动情况正着看还是倒放着看,都是不妨碍计算的,物理定律都是适用的,但是当熵增定律出现之后,时间就有了方向了,熵增为它规定了方向。

为什么会存在时间呢?时间到底是什么?

狭义上来说,我们需要时间,广义上来说,时间本身就存在,不是我们定义它存在它才存在的,而是它本身就存在于宇宙中,在宇宙大爆炸伊始它就存在了。在爱因斯坦的时空观中,宇宙是四维的,包含了时间与空间,时间与空间是宇宙的基本结构。

时间是不可逆的,在众多的科幻幻想中常常这样设想,时间会不会倒流呢?答:时间是不会倒流的,在数学中可行,但是在现实的物理宇宙中不可行。

关于时间到底是什么这个问题,不好回答,说它是物吧?你看不到它也摸不到它,说它不存在吧?你又觉得它始终都存在,且存在于任何一个角落,时间最不好定义了。我们只需要知道,时间是存在的,时间有方向,时间是宇宙的组成部分就可以了。

文/科学船坞