时间是什么？什么是时间？

时间，正如已故物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）所说，是大自然为了确保所有的事不会一起发生所采用的方法。

不过时间还从事着许多其他工作。它让鸡蛋能够炒熟，让玻璃能够碎裂，并在宇宙膨胀中起到了某种作用。时间在黑白交替日复一日的作息上对人类和其他生物功能有帮助。时间在大脑中是感知外部世界所需的图像和声音之间同步的基础。

在上述工作关系中，时间引出了一些棘手的问题。没有人真的知道为什么时间总是向前行进，随着宇宙不断涨大以及宇宙中的不可逆过程产生了不断增加的无序性。热力学第二定律以某种方式参与其中，大部分物理学家这样认为。但是他们对宇宙起源初期时间方向如何确定的看法却不能统一。

生物学家从进化史的视角琢磨出时间的概念，想知道生命形式是为什么以及如何获得体内的时钟用来引导每天的生活。与睡眠，苏醒，进食以及身体化学物质的消长相关的昼夜节律反映出时间在生物与环境的关系中所扮演的基础角色。研究人员正在追求用多重方法研究这些生物钟的起源以及它们如何影响今天的生活。

生物钟在大脑里尤为重要，这里保持追踪时间对生存至关重要。人类大脑拥有一组精确的时钟负责在不同的尺度出于不同的感官目的来保持对时间的追踪。理解这些神经时钟的相互作用是科学家努力解释时间在心灵活动中所扮演角色的前沿课题。

物理学是唯一明确研究时间的科学, 但即使是物理学家也认为时间是我们宇宙中最难理解的特性之一。 即使在最现代和最复杂的物理模型中, 时间通常被认为是一个公理性的概念, 而不是由其他任何事物组成或依赖。

在科学领域, 时间通常是通过测量来定义的: 它只是一个钟的读数。特别是物理学往往要求在时间测量方面达到极端的精确度, 这就要求时间被认为是无限可分的线性连续体, 而不是量子化(即由离散和不可分割的单位组成)。 根据现代原子时间标准, 如 TAI 和 UTC 和超精确原子钟, 现在可以精确测量时间约10^-15秒, 这相当于大约3000万年中的1秒钟的误差。

在非相对论或经典物理学中, 时间的概念通常是绝对时间的概念, 这个时间是独立于任何感知者的时间, 在宇宙中每个地方都以一致的速度发展, 在本质上是不易察觉的。 这符合大多数人对时间流动的日常体验。

然而, 自从20世纪初相对论出现以来, 它考虑到了一些现象, 如快速移动物体的时间膨胀, 在极端引力场中捕捉物体的引力时间膨胀, 以及时间实际上只是四维时空的一个元素这一重要观点。

相对论也允许, 至少在理论上，时间旅行。有几种情况允许时间旅行的理论基础。 然而, 时间旅行的概念也带来了一些悖论, 其可能性和物理实用性受到许多物理学家的质疑。

量子力学在20世纪上半叶彻底改变了物理学, 它认为时间也许不像古典物理学中那样是量子理论的核心概念, 实际上并没有"量子时间"这样的东西。 然而, 量子理论的不同解释(例如哥本哈根诠释、多世界解释等)确实对我们对时间的理解有一些潜在的重要影响。

大多数物理学家都认为时间是有开始的, 它是从一千三百八十亿年前的大爆炸中测量出来的。 时间是否、如何、何时会在未来结束, 这是一个更加开放的问题, 这取决于对宇宙最终命运的不同概念以及多元宇宙等其他令人费解的概念。

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