時間究竟是什麼?它始於何處,又流向何方?過去和現在意味著什麼?我們如何記錄時間?時間又是如何調控生命的?時間是否是宇宙的基本組成部分?
上期回顧,宇宙是所有時間,空間,物質和能量的總和。在這裡補充一句,我們探究的是物理層面的宇宙。
為了更好的理解什麼是宇宙?這將是關於宇宙的第二期,我將先從時間這個維度來進行探究。廢話多了點,多謝包涵,這就開始吧。
大家好,我是查理史,感謝關注。
自文明伊始,人類一直在探索難以捉摸的時間的本質。
然而剛開始,我們的原始祖先們並不知道時間,也不在乎。他們每天頻於奔命,為了解決最基本的衣食住行,還要抵禦野獸的攻擊,時刻處於饑荒和危險之中。就像我們的小孩子,在幼兒期對時間並沒有什麼概念,餓了就吃,吃飽就睡。
有一天,我們發現太陽天亮升起,天黑落下。月亮晚上出現,白天消失。第二天,太陽和月亮會在某個時刻再出現。感知到春夏秋冬四個季節,在不同時間不同地點的溫度變化。
到了18世紀,有個叫邁蘭的天文學家,發現有的植物還會守時的,隨著太陽開啟和關閉花瓣,並且證明了植物的這種迴圈,不僅僅是對陽光的反應。這種植物叫做含羞草,把他放在黑暗的房間中,他仍然會週期性的開啟和關閉自己的花瓣,就像它們真的有自己的時鐘一樣。
到了1954年。德國動物學家克雷默提出一種假設,認為許多動植物都有一種體內時鐘,來控制生物節律。後來研究表明,這種週期性晝夜節律廣泛存在。對動物們來說,這種節律大約為24小時。他甚至可以幫助鳥類導航。隨著對大腦的深入認識,人們逐漸瞭解到,控制大腦節律的這種結構。叫做視交叉上核。簡稱Scn。Scn會處理。來自視網膜的。有關光明和黑暗的資訊。在小老鼠身上的研究發現,Scn的損傷會破壞動物的節律。而移植sc n會恢復動物的節律。隨後,人們在大老鼠身上研究發現,大腦外側內嗅皮質內的某些細胞群,會透過與海馬體配合。來編碼情景記憶。正是這些複雜的大腦機制。讓我們感知時間流逝。形成和產生記憶。
1989年。義大利女性福利尼,完成了一項創舉性的實驗。他在新墨西哥的一個洞穴裡。獨自度過了130天。沒有與外界接觸,也沒有時鐘。實驗開始後不久,他的睡覺覺醒週期從24小時。變成了36小時。雖然實驗經歷了130天。他自己卻以為只度過了60天。這樣的實驗表明,我們的體內時鐘。和現實世界的時間流逝。好像並不是一回事。
那麼客觀世界的時間究竟又是什麼?
公元前350年。亞力士多德提出了一個聽起來相當現代的時間定義。時間是關於先後的。可計算的運動量度。這種觀點將時間作為事件的固定序列。但是時間有開端嗎?亞里士多德迴避了這個問題。然而,天文學試圖回答這個問題。1929年。天文學家哈勃透過觀測發現,距離我們越遙遠的星系。遠離我們的速度越快。這意味著我們的宇宙正在膨脹。一個正在膨脹的宇宙往後倒流。收縮越來越小。會不會就形成一個點?他的這一發現,為宇宙大爆炸模型提供了證據。
1964年。物理學家彭齊亞斯和威爾遜,無意中發現了瀰漫在早期宇宙中的輻射,宇宙微波背景輻射,有時候被描述為宇宙大爆炸的迴響。他為大爆炸提供了關鍵證據。這就意味著宇宙有了一個開始。或許在那一刻也就有了時間的開端。當然大爆炸。是否是時間的開端,仍然存在爭議。而亞里士多德的時間觀,聽起來還有點道理。他完全符合我們的感知,在很長一段時間內被人們廣泛接受。
17世紀。牛頓認為,世界上存在著真實的時間,這個時間無論如何它都會流逝,它獨立於事物之外,也獨立於事物的變化之外。
就算所有的物體保持不動,甚至我們靈魂的活動都凝滯了,這種時間仍然會流逝,不受任何影響。牛頓在物理方程式中用字母T來表示時間,它假設時間T是獨立於事物的,是實實在在存在的,是均勻線性流失的實體。幾個世紀以來,在以牛頓模型為基礎,發展出的現代物理學當中,科學家們用各種物理公式來描述世界。而這些公式中都包含了T,雖然很多人目前都已經把時間是獨立的、均勻的這個觀點當做是一種常識了。可是對於人類而言,它並不是一個自古就有的很自然的直覺。
在這裡講一個科學家之間的小故事。
德國著名的哲學家、數學家萊布尼茨就相當反對牛頓的時間觀。
據說萊布尼茨的名字原本是寫作LEIBNITZ中間有一個T為了表示他不相信牛頓的絕對時間T,他硬是把自己名字中這個T給踢了出去。所以後來他的名字就成了LEIBNIZ,是不是挺有意思。
亞里士多德、牛頓這兩個時代的巨人都對於時間這個話題給出了自己不同的觀點。
人們夾在這兩個巨人中間思考著,思考著誰的觀點才是真理呢?突然,另一個具有劃時代意義的科學巨匠帶著自己的理論出現了,他就是愛因斯坦和他的相對論。
未完待續。
