时间真的会停止吗?
逝者如斯夫,不分昼夜。时间无情的流逝可能是焦虑的一个来源。为什么当你玩得开心的时候时间会飞逝,为什么当你无聊的时候时间会缓慢流逝?谁不希望有能力将自己冻结在一个幸福的时刻,甚至阻止所爱的人离开。
在18世纪和19世纪早期,十分流行与时间旅行相关的睡眠故事。H.G.威尔斯(H.G.Wells)1899年的小说《沉睡者醒来》(the Sleeper Awakes)中讲述一个人沉睡了几个世纪,醒来后发现一个完全改变了的伦敦。能够让人穿越时空的物品也开始出现,主要是钟表,比如爱德华·佩奇·米切尔(Edward Page Mitchell) 1881年的故事《倒着走的钟》(The Clock that Went Backwards)。威尔斯在他1895年的中篇小说《时间机器》(the Time Machine)中提供了最持久的时间旅行情节之一,其中包括发明一种可以来回移动的飞船穿越时间。
在当下,每隔一段时间,科幻小说、电影、动漫游戏里就会出现一些角色,他们可以做我们都想做的事---让时间停止。最知名的有《JOJO的奇妙冒险》中的迪奥·布兰度、《魔法少女小圆》中的晓美焰、《约会大作战》中的时崎狂三等,他们因为有这种能力而大显身手。
时间到底是什么?看似很简单的东西,其实时间一直是宗教,哲学和科学研究的重要课题。
DOCTOR
教你一个可以让时间“停止”的方法
“考虑对时间的主观印象变得很有趣,”美国加州大学圣地亚哥分校专门研究时间的哲学家克雷格·卡伦德(Craig Callender)对Live Science网站说。
卡伦德描述了一种著名的心理错觉,称为“时间静止”,即我们可以把一只时钟放在视野边缘,然后注视其他物体。当我们把目光快速收回,并盯在秒针上时,会发现秒针会挂在那里,它“停止”了跳动,你可以让时间看起来像凝固了一样。
这种错觉与称为扫视的眼球的一种微小运动有关。在这种情况下,眼球快速来回扫视,以不断观察周围环境。为了防止我们快速扫视时发生眩晕,大脑会忽略掉扫视过程中接收到的画面,同时用扫视结束后看到的第一个画面,来填补扫视过程中的感受缺失。因此我们会发现,扫视结束后看到的第一个画面持续时间似乎特别长,有“时间凝固”感。
我们必须定义时间。加州理工学院的理论物理学家肖恩·卡罗尔告诉趣味科学网站说:“对物理学家来说,这并不神秘。”“时间只是宇宙不同部分的标签。它告诉我们什么时候发生了什么。”
DOCTOR
从相对论看是否能让时间停止
我们在谈论时间问题时,基本上不可能不涉及空间问题。”以色列语言学家Guy Deutscher认为:“没有两个领域比空间和时间更紧密地联系在一起了,即使我们并不总是意识到它,我们也总是用空间来谈论时间,这反映了我们用空间来思考时间的事实。”
从物理学角度上看,我们知道,速度等于距离除以时间,而时间等于距离除以速度。所以,为了使时间等于零,那你需要以无限的速度移动。根据爱因斯坦的相对论理论,时钟的各个部分必须在空间中移动,时间与空间交织在一起,形成一个更大的概念——时空。
著名的相对论表明,时间会变得非常不稳定,这取决于观察者相对于另一个观察者的移动速度。在一艘近光速运动的飞船上,时间的流逝速度要比在地球上慢得多;当速度等于光速时,时间停止。当速度超过光速时,时间倒流。有质量的物质在接近光速时质量会接近无穷大,没有这么强大的能量能提供这个速度,因此无法实现。
因为宇宙中任意时刻的影像都是以光的形式向外发散,如果人运动的速度小于光速,此时人的速度与光速的相对速度变小,人看到的影象变慢,时间变慢。实际上无论时间的流逝速度有多慢,它依然是在流逝的。时钟依然在各自的参考系下,不慌不忙地进行着记录。
因此对于物理学而言,谈论停止时间没有什么意义。我们知道一辆车在移动,因为在不同的时间里它处在空间的不同位置。时间可以变慢,但不可能停止。假如时间能够停止,那么空间运动也将停止。
DOCTOR
如果时间停止了,会发生什么?
虽然科幻小说有时会为我们塑造具有可以让时间暂停能力的一些主角,但这样的情况会引发很多的问题。卡罗尔反问道:“你是在阻止空气流动吗?” “因为如果是这样的话,那么你就被空气禁锢了。”
如果能让时间停止,可能看不到任何东西,因为光线将不再到达眼球。这是因为当时间停止时,光子的运动也停止了。(光子是光的粒子,通常是以光的速度运动)。
其次,你也不会听到任何声音,因为声波不再通过空气传播到你的耳膜里来。此时,你会发现自己被困在一个周围满是冻结分子的环境中,甚至连你的手指都抬不起来。如果你意识到你不能迫使氧分子进入到你的肺部,那情况就会变得更糟。即:又瞎,又聋,又闷。
物理学上的解释就这么多。正如我们所理解的那样,时间是一个很难思考的问题,因为它不是一个实体,而是我们自己对世界感知中的一系列物理事件。时间是宇宙中最基本的现象,它允许一切事物的存在和变化。所以,让时间停止并不是那么现实和有用的,也许回到过去才是最好的选择。
DOCTOR
量子算法可以停止时间吗?
虽然停止时间对于人类来说几乎是不可能完成的任务,但对于量子计算机来说却是有可能的。量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备,不同于传统计算机,它用来存储数据的对象是量子比特,它使用量子算法进行数据操作。
据外媒thenextweb报道, 来自麻省理工学院和马里兰大学的两项研究表明,量子算法可以解决非线性微分方程。举个例子, 让人工智能预测一个足球的运动轨迹,基本上是在解决非线性微分方程。如果让传统计算机预测一堆粒子的互动,它是做不到的,因为不具备处理这种物理规模的性能。量子计算机不遵守经典计算机的二进制规则,它可以解决最微小的问题,比如在0.02秒内判断一颗子弹的轨迹,或者1分钟后的天气变化。
这意味着, 量子计算机具有“停止时间”的能力,这个时间不是宏观意义上的,而是有朝一日计算机能以高速和准确性对粒子级物理进行功能性评估,使时间流逝成为执行过程中的“非因素”。
总有一天,量子计算机能在一个具有功能的时空中运行,在几乎是无穷小的有限时刻中解决各种复杂问题。
Originally published on Live Science.Can we stop time? https://www.livescience.com/can-time-stop.html
END
周
三
相
见
《 鲁 原 心 论 坛 》
陈鲁原
广东省人民医院心内科
广东省心血管疾病研究所