最新发现:宇宙是“无时间”的
>首页 -> 社会专题 -> 天文地理 2010-07-11 来源:新浪网 作者: 【】 浏览:575

4维空间或比4维时空更准确

  时间是衡量事件持续性的尺度,它不仅深入人们的直觉,在对物理系统做数学描述时也扮演重要角色。比如,我们把速度定义为一个既定时间内的位移。在感觉上,我们已经把牛顿的时间观念当成了真实存在、不断流动着的事物,按这种观念构建出的时空第四纬度,是不正确的。据美国物理学家组织网近日报道,目前一些科学家提出,用相对更准确的描述来替代这种时间,只把时间当作一种测量变化顺序的单位。

  来自斯洛文尼亚比斯特拉科研中心的三位科学家阿姆里特·索里、戴维德·菲斯凯勒提和都山·克林纳在最近发表于《物理文集》上的两篇论文中,对此作了详细解说。

  宇宙是“无时间”的

  人们通常把时间当作一种绝对的物理量,一种重要的自变量(时间t,经常成为描述物理系统演进图中的X轴)。但新研究指出,人们从不曾真正测量到时间本身,测量的是物体的频率、速度等等。人们所经历的是物体的运动、钟表的嘀嗒,把物体的运动和钟表的嘀嗒作对比,以此来测量物体的频率、速度等等,时间本身只有数学数值,而没有物理存在。

  这种观点并不是说没有时间,与其把时间作为一种绝对的时间观念,不如说它与空间关系密切更为准确。人们通常把4维时空看作是由3维空间和1维时间所构成,但研究人员认为,把4维时空当作4维空间更准确,换句话说,宇宙是“无时间”的。

  最新论文认为,4维时空应改为4维空间,即明可夫斯基空间。4维时空中的时间变化是物质发生了变化,这是一种把时间当作物理实体的观点。但把时间当作物质变化的数字顺序来描述应该更准确,这样才能更好地反映物理世界,比如在描述重力、静电作用、EPR实验(爱因斯坦、波多尔斯基和罗森为论证量子力学的不完备性而提出的一个思想实验)中的信息转移这些瞬时物理现象时,能解释得更明白。这些物理现象都是直接由空间造成的。

   


  爱因斯坦说过:时间不可能独立于我们测量事件的顺序而存在。“我的结论是,时间只是事件顺序,这种观念的根源正是来自爱因斯坦本人。”索里说。

  时间是空间数字顺序

  研究人员举例说,比如一个光量子在空间两点运动,两点间的距离由光量子所能运动的最小距离——普朗克距离组成,通过这段距离的基本时间单位是普朗克时间。当光量子通过一个普朗克距离,它只是在空间中运动而不是在一种绝对时间中。光量子可以被当作是从点1运动到点2,位置在点1是“先于”位置在点2,在此意义上,才能说数字1“先于”数字2。但数字序列不等于时间序列,好比我们不能说数字1在数字2前面,它们只是数字而已。

  研究人员解释说,不用时间作为时空第四纬度,物理世界可以描述得更准确。物理学家恩里科·布拉提在最近的研究中指出,哈密顿动力方程就没使用绝对时间的概念,也能完善定义。其他科学家指出,时空的数学模型并不等于物理真实。他们认为,一种无时间的“状态空间”能为描述时空提供更准确的框架。

  如果把时间作为空间第四维,也就是作为一种让各种实验在其中发生的基本物理实体,这种“时间”就能通过一种时间不存在的实验来证伪,如库仑实验,从数学上讲,这种实验只发生在空间里。反过来,把时间概念作为一种空间变化的数字顺序,只有空间是容纳各种实验发生的基本物理存在,尽管这一概念也能被时间不是物质变化顺序的实验所证伪,但这样的实验至今尚未发现。

  索里说:“实验中我们用时钟来测量的时间数据,是物质变化,比如空间位移的数字顺序。”

  新概念的现实应用

  把时间只当作是变化的先后顺序,还能解决阿喀琉斯追乌龟的“芝诺悖论”。在这一悖论中,阿喀琉斯和乌龟赛跑,让乌龟在自己前面,尽管阿喀琉斯的速度是乌龟的10倍,却永远也赶不上乌龟,因为阿喀琉斯跑的每段距离的时间中,乌龟都会向前跑1/10的距离,所以无论什么时候阿喀琉斯达到了乌龟的位置,乌龟总会向前那么一点点。尽管阿喀琉斯永远不能追上乌龟的结论明显错误,却有各种不同的分析来破解。

  而研究人员用重新定义的速度解释了这一悖论。两个参赛者的速度来自它们的运动顺序,而不是时间上的替代和方向。从这一角度出发,阿喀琉斯和乌龟只在空间里运动,阿喀琉斯能在空间里超过乌龟,而不涉及绝对时间。

  新的时间概念也能符合我们直觉中所设想的时间。许多神经病学方面的研究已经证实,我们有过去、现在和未来的感觉。这种证据导致了大脑以一种内部“时钟”的形式来表现,发出神经性计时,即定速累积模型(pacemaker-accumulator model)。然而,最近的研究挑战了传统的观点,通过检测不同的神经群的活性,认为大脑是以一种空间分布方式来表现时间,尽管我们感觉事件的发生有过去、现在、未来,这些概念仅仅是我们体验空间物质变化的心理框架。


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