為什麼時間不能倒流?


以下摘自popular mechanics對新不倫瑞克大學的理論物理學家Tim Koslowski的採訪。

問:什麼是時間箭頭?為什麼它困擾物理學家將近一個世紀?

答:時間箭頭的通俗解釋是我們可以記住過去,但無法記憶未來。我們可以查閱歷史書籍和其他各種記錄來了解發生在我們之前的事情,而在我們之後的(未來)的事情卻無法了解。

這看上去很簡單,但裡面卻有一個悖論。物理學是對稱的,意味著無論你朝時間的哪個方向移動,發生的情況應該都一樣。舉個例子,假設有這麼一部影片,記錄一隻雞蛋掉落桌面,然後摔碎在地上。如果你把影片倒放,那麼所有的碎片就像是自行組裝一樣,這種(重組裝之)力將一隻完整的蛋彈回到桌子上——當然,這也符合物理學定律。

那麼問題來了。為什麼我們找遍宇宙,都只能看到第一種情況,卻從來沒見過第二種情況呢?

問:有什麼可能的解釋嗎?

答:人們曾提出過許多種解釋,其中大部分圍繞著這麼一個中心:時間箭頭本質上是由熵的增加而產生的。熵,粗略地講,是系統的無序程度。熵是不對稱的。這是熱力學第二定律。我們知道任何足夠大的系統經過足夠長的時間其熵的總和一定是增加的——它會從一個狀態變為一個更加無序的狀態。

假設你先在瓶子里裝一半鹽,再把另一半填滿胡椒粉。一開始是清晰分明的兩層東西。但你只要移動或者晃動瓶子,鹽和胡椒就會混合從而變得無序。這就是熵。而且因為它是一個單向過程,許多物理學家認為是它決定了時間箭頭的方向。

但是這個理論有兩個缺陷:第一是熵有上限——你的鹽和胡椒瓶最後會達到一個最無序態,也就是無論你再怎麼搖晃,它們都不會更加混合了。第二,為了觀察熵的增加,首先你要確定一個初始狀態——就是鹽和胡椒的初始狀態。要是拿我們的宇宙作例子,那就得仔細想想了——一個高度有序的初始狀態是幾乎不可能的。

問:據說你通過觀察一項複雜度的屬性,避開了這兩個問題。你能解釋一下嗎?

答:我們建立了一個大規模宇宙的近似模型,裡面引力是主要作用力。宇宙中充滿粒子。記住,這是個簡化的近似模型。例如,我們沒有引入其他任何力,或者引力波/暗物質什麼的。

我們不需要設定一個特殊的初始條件就可以產生時間箭頭,原因比較複雜,但根源是引力不像其他力一樣,萬有引力就是吸引力(其他力如強弱相互作用力和電磁力都是既有吸引力又有排斥力)。這很重要。因為吸引力和排斥力的結合不可避免地造成了一種混沌的平衡,而單一的萬有引力則可持續增長,我們從中演化出了時間箭頭。

這意味著在我們的模型里,無論初始粒子的狀態是多麼的無序,只要引力持續存在,宇宙的各部分就會聚集,我們的模型就會凝合出許多亞系統。你可以把它們想像成星系的形成。它們都有自己獨特都旋轉,能量和動量。

問:等等,我們先退回去一點。要是我們只考慮萬有引力,為什麼你的模型不會自己坍塌呢?
答:你很機智。我們知道當你把整個宇宙看作一體,它其實是在膨脹的。我們通過設定粒子間距的增加把這種膨脹機制引入到模型中來。

這很關鍵,因為在引力主導的膨脹系統中,你會馬上看到很有意思的事情發生。宇宙的複雜度(我們把複雜度作為一個明確的物理量來描述模型的聚集度)會持續增長,無窮無盡。我們發現這樣一個系統,無論你輸入的初始狀態如何,它的複雜度都會無限制地增長。

問:但是那些和引力不相關的物理現象呢?為什麼它們的時間也只能向一個方向進行?

答:這個我們現在正在研究,我先給你一些早期結論。一個例子就是原子衰變,你會發現一個原子總會衰變成一個更輕的原子,而不是更重的。這就符合時間箭頭,卻看似和引力毫無關聯,是不是?但其實也不盡然。你要知道,原子之所以成為原子,是因為某種東西把它聚合成這樣一種初始狀態,然後它才能衰變。

我們還無法具體理解。但我們的確有一個早期宇宙的模型,當引入引力後,模型產生了許多異常的初始狀態。隨著宇宙膨脹,在產生的亞系統里引力慢慢失去了主導地位,初始的不穩定因素開始同時發展其他的時間箭頭。

問:你的意思是早期宇宙很有可能有多個不同方向的時間箭頭?

答:是的,的確有可能。我們其實把這個過程叫hylogenesis(物質生成)——早期宇宙的某個階段不同時間箭頭是混亂無序的。但是因為引力是主導作用力,它迫使所有的時間箭頭指向一個方向。在那之前,沒有我們現在所說的時空概念。


我們連時間是什麼都不知道~~~問這個問題會不會太草率了


這個問題,其實比較穩妥回答就是時間並未存在普遍認可的科學定義。所以,無論說它能倒流還是不能倒流,都是武斷的。

高票的教授本質上說的也是類似的意思。首先你需要對時間存在一個完美的定義,然後才有討論的意義。

另一個高票把熵增的方向定義為時間方向然後反過來說時間不能倒流,這說法有點循環論證了,雖然這確實是有代表性的很常見的一種說法。

如果從科(nao)幻(dong)的角度呢?我認為,推理這個問題分三個方面看:

1,假定時間可以整體倒流,會如何。

2,假定單個微觀粒子可以時間倒流會如何。

3,假定單個宏觀物體試圖時間倒流會如何。

如果時間整體倒流, 這將是無法證明的,因為我們無法觀測到時間整體倒流,畢竟我們自己也隨時間整體倒流,意味著我們喪失了這段時間的所有記憶。因而對這個假說的結論是:也許時間能夠整體倒流,但因為時間整體倒流無法被觀測,所以,時間的整體倒流對我們沒有意義,根據奧卡姆剃刀原則,我們可以假定它不存在。

單個粒子的時間倒流。單個粒子的時間倒流如果有可能存在的,以我們的觀測精度很難觀測到。根據量子測不準原理,我們也不可能知道微觀粒子的精確運動軌跡,所以,如果一個微觀粒子在某時某刻沒有順著時間軸正向運行,我們也同樣難以觀測到。

那麼,從另外一個角度思考,如果單個粒子沿著時間軸反向運行,而與它臨近的其他粒子都沿著時間軸正向運行,會如何?愛因斯坦認為時間可以當做與空間一致的一個維度,這至少在數學上是正確的。同理,如果一個人跟一群向前走的人擠在一起,它還能否保持自己的後退趨勢?很難,對吧?

所以這個思考就是,單個粒子在時間軸逆向運行會收到其他沿時間軸正向運行的粒子的擠壓從而變得向正向運行。要想讓宏觀物體時間倒流,就必須該物體的全部粒子都在時間軸逆向運行。

我們目前還沒有觀測到沿時間軸逆向運行的宏觀物體,但這並不能證明它不存在。

結論:無論斷言時間能倒流還是不能倒流,都還為時尚早,人類還沒有真正理解時間。


因為"時間"不是一個具體存在的可測量單位.

我們以前用鐘擺, 後來用原子振蕩, 最後乾脆用光速來定義時間.

其中的本質無非在於物質的"變化"

如果一切物質都停止運動, 沒有變化, 那麼"時間"是無法體現的.

相對而言, 時間的表達都是通過物質的變化而體現出來的.

沒有能夠脫離物質而單獨存在的所謂"時間".

所以, 時間實質上只是用於概括物質變化的的一個範圍.

而物質的變化受制於熵的增長. 無論是能量的擴散還是原子的蛻變或者其他, 廣義的熵總是在增長.

至少在可觀測的宇宙範圍內是這樣的.

那麼, 想要時間倒流, 就需要由外界向這個可觀測宇宙注入能量, 使得整個系統的熵減少, 變得更加有序.

比如: 熱量從低溫物體傳向高溫物體, 比如電磁波從擴散傳回發射源...

至少在人類可以想像的範疇, 這是沒有可能做到的.


假如時間倒流十年,那麼宇宙的一切都會倒流回十年前。包括你的思維、記憶、身體。

所以,即使時間倒流了,你也回到了十年前,但你根本就不知道,因為你的思維記憶等也被倒流了。你只會趴在桌子上,做著作業,想著,哎呀,又是無聊的一天,我什麼時候才能長大啊。什麼時候才有女朋友呢?

但其實你早就長大了,依然是單身狗。只是宇宙時間倒流了,你整個人倒流回十年前了,包括你的思維記憶,一切都從十年前開始了,你壓根沒意識到。

然後等到十年後,你就開始又重新發問了:為什麼時間不能倒流呢?你默默希望倒流回十年前,改變歷史,一定要早戀,不想吃狗糧了。但時間倒流,只不過是歷史重新載入了一遍,你依然度過了十年愉快的單身狗生涯。歷史毫無改變。

偷偷地告訴你,其實現在是2027年倒流回來的。你仔細想想,是不是偶爾會有似曾相識的感覺呢?這是為啥呢?(滑稽)


如果把所有的力的方向都改為相反,所有的事物都會不斷回到從前的狀態,這並不違反物理定律。

那為什麼從來沒有發生這種事情?

熵增。

為什麼熵會向著未來越來越大,而不是向著過去呢?因為從前的從前,宇宙之初是極為有序的一個奇點,Big bang使熵不斷增加,使時間開始並一直推動著時間前進。

這個系列的紀錄片挺不錯的,裡面有這個問題的答案。


熱力學第二定律。把宇宙看成一封閉系統,熵一直在增加,因此時間只能往前進,不能後退。

根據狹義相對論,速度越快時間會越慢,推想超過光速的物體中時間會倒流,但相對論又指出沒有物體能超過光速,因此這一條路也走不通。

綜上,時間倒流可以說是不可能的。

有人說我從現象分析有點自證的味道,那我從哲學上說一下。

個人認為時間正向運行是上帝創造宇宙時定下的規則。假設一杯水能自發變成水蒸氣和冰,那麼冰和水蒸氣會不會又自發變成水呢。事物的變化總要有個方向,你不能讓一輛車同時往前又往後吧。當然也許存在這樣的宇宙,他們的熵是自發減少的,就像我們的世界倒放一樣。


滿分100的卷子,成績再差的人,也只可能0分,不可能出現-1分。

研究怎麼樣才能獲得101分的人,可以稱之為民科。

研究怎麼樣才能獲得-1分的人,只能稱之為神科——精神病科。

當然,可以有一個神科的回答:

時間可以倒流。

時間一直在倒流。

是不是覺得今天是20號,昨天應該是19號?

不,其實昨天是21號,這個世界剛剛從21號回到20號!

明天就是昨天,因為時間倒流,明天你已經忘記今天。

所以很可惜,你忘記了21號發生的事!


我覺得這個是有限定條件,在目前人類觀察範圍內,時間是不可倒退的。但具體原因正如其他答案所說,目前只有猜想,還沒有具體的理論能解釋清楚。


簡單回答這個問題就是:為什麼不能從頂層往下修建大樓?

因為每一層建築在下一層的基礎上。今天建立在昨天的基礎上,明天建立在今天的基礎上,今天的選擇決定了明天的初始點。

所以大樓必須從一樓修建到30樓,不能從30樓修到一樓。

從理論物理學上講,如果你超過光速,按照愛因斯坦理論,就可以時光倒流,回到過去。

當你速度變的很快以後,時間在你這裡就越來越慢了。別人過了一年,你只過了一天。當你到達光速時,你的時間就停止了。如果你以光速運行,你將在一瞬間見證整個宇宙的結束,因為你的時間已經停止了,而整個宇宙以無限的速度老去。一瞬間所有的時間都跑到了盡頭。

如果超過光速以後,一切就開始反轉。你速度越快,就越快的回到過去。最終你將達到宇宙的起點,整個宇宙變成嬰兒狀態,非常緻密熾熱,你一瞬間被燒成灰了。


我記得我初三的時候讀過一篇綜述文章,談的就是時間箭頭,作者概括了時間箭頭有三個方向:

1、熱力學方向。即熵增加的方向跟時間增加的方向是相同的。

2、宇宙學方向。說的是宇宙是膨脹的,星體在引力的作用下聚集。

3、量子態幺正演化方向。

那麼按照上面提到的3種時間方向,時間能不能倒流呢?

回答是:不行。

當時其實我也沒怎麼讀懂,但是記住了。此後我一直都沒很關心過這些問題,因為我覺得類似的問題太過哲學化了,相比起來,「為什麼精細結構常數是1/137而不是1/100」類似的問題更為實際一點。藉此機會,我就來理一下我對時間箭頭的一般看法。

時間在牛頓時空裡面是獨立於空間的,如果排除熵增方向,時間可以說是一個完全「人為」的參數。但是到了愛因斯坦的時代,時間就不再是單純的人為參數了,它與空間是嵌合在一起的,少了任何一方都不行。

這時候的時空至低應有洛侖茲對稱(對應狹義相對論),更一般的需要滿足龐加萊對稱(對應廣義相對論)。就是說在時間-空間組成的一個二維面上(雙曲)旋轉,長度是不變的。在這種情況下,再說時間是「人為的」顯然就很不恰當了,它跟空間一樣,是實實在在的物理背景,是物質運行和存在的背景。

下面上真理:

時間具有一個方向,是因為時空所能提供的位置比物質所佔據的位置要多(或者說0勢點比高勢點要多)。

a.物質總是盡量的去佔有空著的位置(能量從高勢流向低勢)。比如氣體分子擴散,熵增加。

b.佔據四維體積的效率越高越好(例如最小作用量)。

c. 佔得越快越好(比如規範對稱提供了規範自由度)。比如引力、電磁力、強核力的耦合,釋放能量使粒子速度增加,釋放光子跑的比誰都快,釋放引力波擠滿全宇宙。

如果把時空分作一個個格子,格子數恰好等於粒子數,這時候時間就無所謂方向了,向前向後是完全對稱的。比如在一個狹小的空間內,如果能量無法逃逸,那麼就會出現單位時間內生成新粒子數與弱力作用下衰變的粒子數目是相等的,即出現平衡態,此時弱力就失去了時間方向。

如上所述,時間當然是不會倒流的,因為時間倒流就意味著上面三條真理失效,僅僅從概率上就說不通了。

當然,我說的這個「真理」有一個前提條件,就是時空真的是可以標記為一個個格子一樣的位置的。從各種連續對稱性來看,即空間平移,時間平移,旋轉對稱,雙曲旋轉對稱等等來看,是不合理的,因為這些連續對稱性說的就是時空不可標記為一個個格子。但是還有一種可能性,那就是使時空分裂為兩種子空間,每種子空間單獨的看是可被物質標記的,物質之間的耦合形成平滑的時空—— 一種大家比較熟悉的說法就是時空的量子化

我已經想到了一個絕妙的方法來實現這個方案,但是這裡的空白太小寫不下了。


PS:


時間其實應是可以倒流的。

據我所知應該沒有一個權威的理論能從原則上禁止時間倒流。(權威指例如廣義相對論,量子場論一類的。)(狹義相對論裡面的光錐,因果律更多是為了符合現實觀測而作的假設)反而量子場論的CPT對稱(電荷,宇稱,時間)說明在一個電荷和時間完全相反的鏡像宇宙物理定律應是完全一樣的。

如果沒記錯,在弦論里有把時間的方向定義為宇宙的膨脹或收縮的觀點。假如宇宙開始收縮了,時間就會倒流。而且從廣義相對論來說,4維時空裡面有一個獨立出來不對稱的維度(時間)也會讓人覺得很奇怪。我個人不太喜歡用熱力學第二定律來定義時間的方向,我覺得熱力學第二定律更多是個統計定律而不是一個基礎物理定律。它不能從一個物理的角度說明為什麼這個時間方向是熵增加,也不能解釋為什麼時間在其他領域更多的體現了對稱性而不是不對稱性。

討論時間是否能倒流是一個很嚴肅的物理問題,涉及到時間方向的定義,宇宙學,弦論等等。每年都有許多這樣的學術討論,所以並不是神經病才會考慮的問題。應該說神經病和理論物理學家都會思考一些看似很蠢的問題,例如為啥蘋果不會往上飛,時間為啥不能倒流。這些看似愚蠢的問題其實直指最深的物理實質。

—————————————————————————

11月22日補充

可能會有人問,如果時間倒流了,是不是順著過去的歷史倒著回去?

仔細想想其實是不會的。舉個例子,薛定諤波函數方程是對量子態作時間求導等於Hamiltonlian 乘以量子態,簡單的說,波函數隨時間演化,再簡單點說,一個粒子的狀態和時間有關係。但是這個關係並不是單向的,時間倒著來也是成立的。

從這一點我們可以看出,即便時間倒流了我們也還是需要遵循量子的隨機性。所以時間如果倒流,很可能會產生一個完全不一樣的歷史。

———————————————————————————

11月24日補充

現在普遍的對時間箭頭的定義是用熱力學第二定律,即熵增加的方向為正向。 熱力學的基礎是統計學,我有一個不一定靠譜的想法。舉個例子,一個random walk的粒子在隨機走n步之後平均位移為根號n。假如說時間倒流,同樣的粒子從同樣的地方開始,沿著反時間方向random walk,是否也應有平均位移根號n?所以最後的結果,在保存隨機性的情況下,在時間倒流時熵不會減少,歷史也不會重演,反而會朝著一個新的方向發展,熵也會增大。 這和我上一段描述的量子系統在時間倒流也應保留隨機性是一樣的。

這個觀點是突然想到的,求指點。


沒有定律規定時間不能倒流,只能說從概率上看,時間往前的幾率幾乎無限接近100%

按照現有理論,熱力學第二定律:半杯99度的茶倒入半杯5度的奶,那麼會變成一杯溫的奶茶。

有沒有可能混合後,99度的茶從奶中吸熱,沸騰蒸發,而5度的奶繼續降溫,結冰呢?

只能說,從經驗看,不會。

這就是熱力學第二定律。

孤立系統熵會不斷增加。即混亂度不斷提高。

再打個比方,排好隊的幼兒園小孩聚集在操場,不一會兒就散的滿操場全是,混亂度提高。

如需把他們重新排隊,需要花費力氣。需要做功。

有沒有可能時間逆轉,使得溫奶茶分離,分出高溫茶和低溫奶呢?

經驗告訴我們,不可能。這就違背熵增原理了。因此時間是不能逆轉的。

從理論上看,熵增涉及到宇宙中最深奧也最淺薄的道理——概率。

說白了就是從微觀看,有極大幾率使得大動能粒子將能量傳遞給小動能粒子。

從宏觀看,高溫傳低溫就變成必然。概率無限接近100%

而反過來則幾無可能,概率無限接近0%


備份太多硬碟會裝不下


我覺得時間只是和長度一樣,是我們認識世界加的一個概念,方便我們描述我們認識的世界。現在並沒有定義負的時間概念,但說不定有一天,人類對世界的認識更深入了需要引入負時間的概念,估計就有題主說的時間倒流了。就好自然數一樣,後來有了負數,在後來有了虛數。但這裡的倒流並不是說有新的規則,而是另一種那時候看來更好的描述方式。


其實非常簡單。

根本就不存在時間。

時間是人類必須發明出來的一種概念,如果沒有這個概念,人類科學和一切其他學科都無從搞起。試想一下,宇宙空無一物,沒有物質,也沒有物質的運動,那麼時間就沒有任何意義,所以時間不存在。假如宇宙只有一個不可分的粒子,它動還是不動,因為沒有參照物,所以它無所謂靜止還是運動,也無所謂時間流逝與否。只有兩個以上粒子相對運動,才可以有機會定義時間這個概念。這個宇宙,「時間」根本就沒有存在過,存在的只是各個組成物質的粒子的相對運動而已。

所以更不存在時光倒流一說。

一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一

以上是原答案。

看了所有的評論,有支持,有反對,也有不發表意見的。這個宇宙存在的只有物質,除了物質之外一無所有。假如宇宙沒有任何物質,那麼空間也沒有任何意義,說它無限大無限小扭不扭曲均不均勻都沒有意義。

因為了有了物質(兩個以上不可分的粒子),才可以有機會定義空間,有了物質的相對運動,才可以有機會定義時間。

時間和空間的概念是存在的,但是時間和空間不是物質,他們不存在。 我沒有反駁任何物理理論,因為目前研究物理規律,就必須引入時間和空間概念,不然無法研究了都。

(所有實體都是物質)

我個人也是支持物質運動並不連續,也沒有運動軌跡,物質運動是以概率出現的。

(只是個人的想法而已,本人不是民科,也不是專業人士,謝謝各位。)


科學家的解釋之一是;時間並非不能倒流,但如果倒流宇宙就是必須是熵減的宇宙

但是人類的思考本身必須是一個熵增的過程(因為人要思考就必須耗費能量,增大熵)

所以人類只能感受到熵增中的時空,對於人類來說,就不可能處於時間倒流的時空中了

————————————————————————————————————

以上觀點出自霍金的《時間簡史》,但可能複述不太準確。

也就是說,時間對於宇宙是可以來回的,換句話說:對於宇宙來說可能時間並沒有所謂先後之分,時間中的每個時刻對於宇宙來說都是自身的一種狀態,只是對於人類來說不可倒退而已

—————————————————————————————————————

因為我們看到的這個宇宙的熵增和時間一樣,是一個固定的,不可逆的方向,無論如何用任何辦法都不能減少宇宙的熵,所以霍金才猜想時間的不可逆和熵增有關係。如果一個人要回到N年前的時空,那麼他的整個宇宙不僅僅是時間要倒退,整個宇宙的熵還必須減少到N年前的狀態。


好多這個題下的回答都用熵增。根本就不理解熵增。熵增的前提有兩個,1封閉的系統。2時間的增加。

看懂了沒。1封閉的系統,需要絕對空間,只適用普通物理體系。2時間的增加,跟時間的倒退不是一回事。

所以,不能因為熵增而推出不能時間倒退。反而,時間倒退,可以推出,熵減。

本末,因果。要好好理解。

。。。。。。。。。。。。。

目前的理論更多的是支持時間可以倒退的可能性。


時間只能眾籌,不可倒流!


有一種力量迫使時間只能單向推進,科學家把這種現相稱為時間箭頭。

時間剪頭推向萬物單向改變,而萬物也必須如此,否則世界可以向前行駛,也可以向後倒退。

那樣的話,世界將陷入靜止,時間箭頭將今天變成明天,這意味著一切都不會一成不變。

時間箭頭決定萬物終將紊亂破碎歸於塵埃。衰退和毀滅是時間推移的必然結果。正是時間箭頭促成了生命的最初形成。

人類是宇宙漫長黑暗中的瞬間光亮,我們存在的這段時間絕非無足輕重,這是最為珍貴的一個瞬間。

地球上一切看似穩定的節奏,都在變化,這些變化逐漸積累,時間箭頭推動著宇宙的變化,宇宙並非陷入無休止的循環,而是無可逆轉的邁向未來,

隨著時光流逝,萬物總會變得無序。時間的推進,一切都會逐漸變得無序,這也就給了時間一個確定的方向,把過去和未來區分開來,過去比較有序,而未來會不可避免得變得無序。


不請自來,

1.平行宇宙:

不知道題主有沒有聽過「祖母悖論」,科學家們在研究時間是否可以進行「穿梭」的過程中,假設這樣一種情況:如果在未來的某一天,人類發明了一台時光機器,它可以讓你回到幾十年前,你使用了這台機器,並回到過去見到你的祖母,你的祖母在幾十年前還是一個小女孩,你開槍射死了自己的祖母,那麼悖論出現了,你的祖母在幼時就被槍殺,那麼又哪有將來的你回到過去射殺自己的祖母呢?科學家們為了不讓這個悖論出現,提出了「平行宇宙」的概念,科學家認為當你回到過去,改變歷史的一瞬間,宇宙在宏觀上發生「分裂」,像樹形圖一樣從你「射殺自己祖母」(也就是改變歷史)的瞬間宇宙的河流一分為二,你這邊的歷史不會改變,祖母被殺的另一個結果將在另一個平行宇宙里發展下去,它可以很好的解釋這個悖論以及題主的「時間倒流」的問題,我們只是存在於無數個平行宇宙中的一個,你可以參觀,卻不能改變;

2.速度改變時間:

很多知乎的朋友們提出這樣一個概念:「如果你可以比光速更快,你就可以超越時間。」理論上超越光速不是不可能的,但實際上呢?事實證明我們可以無限接近光速,卻不能達到光速,那麼悖論又來了:如果現在有一列無限接近光速的火車,它的軌道圍繞地球並開始啟動,最後達到一秒鐘繞地球7圈的速度行駛,它很快,接近光速卻達不到光速,現在假設列車上的一個小女孩開始站起身並往列車頭跑,那麼我們可以想想,列車本身接近光速的速度,加上小女孩自己往前的一點速度,是否可以偶然的突破光速呢?答案依然是否定的,當你的速度越快,你周圍的時間流速將會變慢,也就是說小女孩周遭的時間流速變慢,以阻止她突破光速,也就是說,小女孩一直處於一個高速的環境中,如果她在這列車裡生活50年,下車的一刻,她的同齡人會比她更老,也是某種程度上的「穿梭到未來」。

以上抖了一點機靈都是霍金的假設,我不是學霸,有不同意見,歡迎討論。


誰說不能?看圖:

這不就時間倒流了嗎→_→


聽過最能理解的答案是,邀請全世界最頂尖的科學家,相約如果以後做出了時光機,就第一時間把人傳送到現在,無論是多少年以後!然而,當場並沒有發生任何反應!


對時間掌控最厲害的人也只能做到讓時間前進的速度低至趨於零


宇宙做為一個整體出現時間倒流是可能的,問題是你也是宇宙的一部分,所以即使宇宙出現了時間反演我們也無法感知,只有獨立於宇宙的比如高維時空的存在才能感知到我們這個宇宙的時間反演,但這種事情對我們來說沒有意義。

那麼是不是宇宙中的某些個體可以出現時間反演呢?如果發生這種情況,那麼出現時間反演的個體所遵循的物理定律就出現了反轉,比如引力變成了斥力,熵向著減少的方向演化(從概率最大的分布演化到概率更低的分布上),出現了2套支配世界的物理定律,這存在根本性的矛盾, 所以要麼這種事情不會發生,要麼有一套更深層的物理規律可以統一這2套規律,大統一的理論現在還沒有發現,所以從現有的理論上來說是不支持時間反演的。


我只想看看這個問題下面會有多少槍斃名單


時間可以倒流啊!

時間是描述變化的關鍵詞,若無變化,則無時間。

比如下一秒世界上所有微觀粒子和宏觀世界都靜止1億年,然後恢復。我們也感受不到。所以這裡的1億年和0是等效的。

再說變化,有人說宇宙是熵增的,所以時間不可逆轉。這種說法其實不正確。時間是沒有方向的,無論熵增還是熵減的過程都可以用時間刻畫。

因此我們可以做下面一個思維實驗:我們的世界從下一秒開始熵減,且所有變化都為以前變化的逆變化(極端嚴苛的條件)。試問你能感受到時間倒流么?顯然不能,你會安安心心回到娘胎里。因為你過去從未產生過時光倒流的念頭,所以當時間倒流時你的所有想法實際上是可預測的。

所以站在現在看待時光倒流和站在未來看待現在實際上等價的。所以時間倒流和穿越未來也是等價的。

然而變化是一個不可跳躍的過程,所以不存在穿越未來或是時光倒流。


不是時間不能倒流,是人觀察不到或者感受不到時間。時間對於生活在三維空間的我們來說只是一個計算單位,但是比並不妨礙我們揣測它,研究它。


今天就是明天的倒流,只不過時間倒流後,記憶也會倒流,我們今天不可能記得明天的事。所以說時間無時無刻不在倒流,只是我們意識不到


因為時間是人為定義的,並不存在於宇宙

而人類定義時間時把熵的變化(地球自轉,月亮公轉,溫度平衡等現象)的定義為時間增量,所以熵的變化方向就是時間的方向

而熵總量不斷增加至今是宇宙真理,所以「時間總量」也無法減少

但是可以把你的時間減慢,比如讓你以比地球要快很多的速度運行,那你會老得比地球人慢,你的熵會變化得比地球人慢

但是這個加速會給宇宙製造更大的熵,所以本質是沒有改變的,只是用「其他東西」的更多「時間」為代價減緩自己的「時間」

說到這,我就想念兩句詩了。。。

匿了匿了


在非常大的尺度上,會再發生一次。。


請先突破三維物質極限再發此言論


虛空假面有話說


不在於能不能倒流的問題,而是我們能不能察覺的問題。


如果倒流那麼可以視作回到過去

我以前這麼想過

最後想到了這樣一個類似於悖論的地方

如果是時間可以倒流,那麼你目前為止應該能夠至少有一次看到未來的人(有可能就是未來的你)出現在現在的世界,但是並沒有

那麼說明即便到了很遠的未來這種倒流也沒能實現

(這個想法不太完善,當時想到這裡沒接著想了)


之前回答的一個問題。

關於時間演化方向的問題可以從漲落的觀點來看看

首先給一條狀態演化的軌道Gamma = { C_k}_{k=1}^{N},並且滿足細緻平衡原理frac{mathcal{W}_t(C 
ightarrow C

並且如果在定義邊界熵時,選取適當的形式使得總熵具有反對稱性S(Gamma)=-S(Gamma ^*),其中Gamma ^*為對應的逆軌道,則可以證明

定理(Crooks ~ Fluctuation ~ Theorem)

規定軌道演化方向,F表示向前的軌道演化,R表示反向,O表示方向,取值為F或R,則條件概率之比滿足frac{P_{S(Gamma)|O}(S|F)}{P_{S(Gamma)|O}(-S|R)}=e^{S}

對於宏觀系統,由於熵在指數上,F或R的演化概率會有一方明顯佔優勢,定義熵增則向前,熵減則向後;而對於微觀系統,由於熵並不那麼大,隨著S 
ightarrow 0 ~ s.t.~ P{_F}=P{_R },即向哪個方向演化是等概率的,所謂的方向也就不那麼明顯了。

------------------------------------------------------------

CFT的證明

 egin{equation} egin{split} P_F(S) = sum_{Gamma} P_0^{eq}(C_0)mathcal{P}_F(Gamma)delta(S(Gamma) - S)\ = sum_{Gamma}P_0^{eq}e^{S_p(Gamma)}mathcal{P}_R(Gamma^*)delta(S(Gamma) - S)\ = sum_{Gamma}P_N^{eq}(C_N)e^{S(Gamma)}mathcal{P}_R(Gamma^*)delta(S(Gamma) - S)\ = e^Ssum_{Gamma^*}P_N^{eq}(C_N)mathcal{P}_R(Gamma^*)delta(S(Gamma^*)+S)\ = e^SP_R(-S) end{split} end{equation}


誰說不能倒流呢。。。

按照大爆炸理論,質量達到臨界值,宇宙會收縮。

那麼已經發生的一切,在收縮時候就逆向再來一次。。。

再說,時間具體是什麼?最早的定義時間,是用等時性事件來定義時間,比如用擺的等時性。也就是說認為一個事件發生周期是等時的,然後用這個事件定義時間,這就是一個循環悖論。現在電子錶 原子鐘都是這樣的。

時間定義真正有意義,是在確定光速不變後,時間才是在邏輯上解決bug。

而且至今為止,沒有任何人能證明,時間的具有唯一方向性。


其實並沒有時間流逝,流逝的是我們


何為時間是一個形而上的問題,可以看看黑格爾怎麼說。根據黑格爾,時間是人感知客觀世界的方式。它的定義就是一直往前。時間對於人就是人衰老的過程。如果有一天你回復青春,不應理解為時間倒流,而最好理解為某種奇異的物理過程在定義好的時間裡發生了而已。


可以倒流,只是咱們咱們每次都沒察覺。


其實時間是可以倒流的,只是不能加速。於是情況就變成了很多人都想要時光倒流,可是倒流的速度也是不變的,於是時間就以恆定的速度倒流。

後來所有人都習慣了這個方向,就把原來相反的方向定義為正向。

當有一天,沒有人想要時間倒流的時候,時間的流向才能回到原本的方向。

(?′0`?)


時間是什麼?

科學界一般表述為時間是人類用以描述物質運動過程或事件發生過程的一個參數。

人類歷史說的很明白,就是用來計量事物的變化過程,以找准機會方便自身活動:

天亮或天黑的狀態維持多久?怎麼判斷播種,收割糧食?天上的星星有什麼規律?

那就用滴水,用鐘擺來計量吧,反正好用就行。

到現在星體的周期運動和原子震蕩。

既然時間是一種描述參數,我們看錶或手機什麼的來判斷什麼時候要做什麼事的概念。

那麼你只要欺騙自己,就能感到時間倒流的錯覺。

至於時間本身,本來就只是一種描述,有什麼好糾結的。即使有人認為時間倒流,或者發生了什麼,我們還是將其描述為順流。

什麼,你說如果無法區分?

如果你是上帝,把宇宙運轉倒過來,再順著過來。無論是倒過來還是順過來,對於宇宙內的生物來說他們都感受不到,他們還是按之前的方法判斷自己要做的事,這就是無法區分。其實這樣做對於宇宙內部來說沒有任何改變。不信你倒放電視劇看看,內容是不是沒有區別,裡面的人沒有任何感覺。所以無法區分就會被認為是同一件事。


可能我們已經重置了N多回了。


強答一波

時間倒流大法

  1. 倒轉手錶指針,日曆往前翻,然後假裝回到那個時候,重新來過
  2. 人為製造失憶症,消除若干時間內的記憶
  3. 乘坐超光速宇宙飛船飛到若干光年外的星球,使用超級望遠鏡看地球
  4. 製造一部超級機器,可以使你身體所有細胞組織從最小粒子層面逆向運行,倒退到若干年前的狀態。
  5. 同4的超級機器升級版,可以覆蓋一定範圍,並能影響到除人體外一切物質,大範圍逆向運行。

方法1可以試試,2太危險,3-5怕是我們有生之年都沒有辦法實現了。

想時光倒流還不如該吃吃該喝喝。


假設我們此刻是從未來穿越過來的。只是自己不知道穿越了沒有。因為你從未來穿越回過去,就不能擁有未來的記憶,那樣不現實。題主還是思考下你為什麼回穿越到此刻。


變化導致時間,就比如石英晶體有規律的震蕩或者擺錘有規律的擺動,便可以作為時間參照,不可能有倒流一說


因為時間倒流和一個命題為真產生了矛盾。這個命題就是人類會永遠存在。如果說人類會永遠存在,並且在未來的某一天人類掌握了時空穿梭的力量,那麼就會出現一種情況,那就是在人類可以穿梭時空前的任何一個時間點都會有無限多的人類,這是因為既然人類可以永遠存在,那麼無論人類在可以穿梭時空之後的每個時間點有多麼少的人進行了穿越,那麼在無限的時間作用下都會使這個數字達到無限大。

可是,很顯然,充滿人的情況沒有,那麼有兩種可能,人不能永遠存在或時間不能倒流,二選一,這個時代的人選擇了後者,很明顯,這個時代幾乎沒有人願意選擇前者,這設計到很多關乎人類命運的事情。


你怎麼知道你記憶里的過去是改變後的還是沒改變的呢?


因為時間本身可能是不存在的,存在的只是物質!如果宇宙間的所有物質狀態可以倒流,那麼時間自然就回來了!


時間和空間對於我們人類來說只是感官上的一個概念,如果我不存在了,對於本我的意識來說時間和空間也是不存在的。假設一個孕育之初就全然沒有眼識、耳識、鼻識、舌識、身識的人類生命,自下生那一刻,除去有無自我意識等三識不去討論,對於他來說空間必然是不存在的;既然這個生命體有生長至衰老死亡的這一個過程,對於旁觀者來說,這個過程必然是單向的、不可逆轉的。單純把時間和空間這兩個概念抽象的剝離出來,玄之又玄,就沒法討論了。


1、科學中沒有絕對否定這個選擇,只能說至今未觀測到。而至今,人類還沒有任何確切的數據,資料等可以顯示或證明時間是可以倒流的。

(這裡我想起了新聞部老崔,「你敢說轉基因無害嗎?」,沒人能說絕對無害。所以嚴格來說,沒人可以確定時間不可以倒流。)

2、就大眾所知的時間概念而言,人類現在的科技水平無法擺脫時間獨立在外,所以就算真的宇宙發生了時間倒流,我們也會是倒流的一分子,從而無法得知時間倒流了。

(或許若干年後人類能做到一個獨立空間實驗,通過不知明的方式,建造了一個時間獨立的「空間」,並能通過某種手段觀測到裡面的事物能夠時間倒流。)

3、時間的科學定義是物質的運動。它不是一個獨立的物體,無法直接觀測。就像數學,思想一樣,是思維概念,就目前我們人類的生活維度來看,我們是無法觀測時間的。

(你不能在自然界找到「1」這個東西,「時間」同理。)

4、「絕對零度」,理論上溫度到達下限值,物質熱能動能勢能為零,整個空間中的物質都停滯了(懸空的物品也無法掉落),這又算不算時間暫停呢?

但這個永遠是理論上的,此實驗無法做到。


誰說時間不能倒流?能啊!就是實現起來有點困難。

方法一:跑,使勁兒跑,隨風奔跑自由是方向~追逐雷和閃電的力量~只要你跑的比光速還快,就會時光倒流。

方式二:找一個蟲洞,並不是螞蟻蟑螂挖的洞,鑽進去。你可能回到平行宇宙的過去,也可能去往平行宇宙的未來。

我在早年間看過一個實驗(年月太久不知是真是假),日本的科學家將一塊手錶放入到一個告訴旋轉的機器里(具體叫啥全忘了),當幾分鐘後取出手錶,比標準時間慢了一秒。

大概是這麼個意思。

手錶沒壞;

耗能很嚴重;

我不保證這個實驗出現過;

就醬;


時間不像重量、長度,時間不是一個客觀存在的物質或結構。時間是我們用以表達其他量的變化的「速度」的一個工具,比如10Ns、20m/s。

我們對時間的定義是從這些運動的速度中反推而來的。比如一年是地球繞太陽公轉一周的時間、一秒是「the duration of 9 192 631 770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom」。

時間是不存在矢量,自然也沒有「正向」和「倒流」的說法;你無法像力作用的方向一樣給時間規定一個正方向,自然也不存在「向前穿越」或「倒退」。

一般理解中的「時間倒退」,我認為可以理解為「宇宙中所有粒子(或至少對人類而言足夠大的空間內的所有粒子)沿著它們的運動軌跡往回運動」。

從微觀上所有進行了A-&>B運動的物質都將進行B-&>A;宏觀上而言所有的事物,從空氣流動到星球自傳,都在接下來的一段「時間」內進行逆向運動——降落中的飛機沿著軌跡回到空中、大氣層中燃燒著的隕石褪去火焰返回軌道,就像《奇異博士》中的那樣。

「時間」倒退了嗎?沒有。但在這段時間中所有可以被時間所表述的變化都進行了逆向運動,包括所有的計時設備、記憶乃至半衰期。你自然可以認為我們剛剛扭轉了時空。

我覺得蠻好玩的。

免責聲明:以上言論屬於民科吹逼,主要依靠於維基百科,望有識之士不要深究。


來來來,題主先回答這兩個問題:

誰的時間?

什麼是時間正流什麼是時間倒流?(或者相對於什麼談正流倒流?)

然後我們再愉快的討論時間倒流。


時間的本質

最簡單的理解,時間是用來描述變化的度量,沒有變化就沒有時間。如果宇宙全部的一切都靜止不動了,時間也就不存在了。

想要一切都靜止不動,就需要微觀粒子停止運動,因為海森堡不確定性原理指出,無法同時精確的獲得粒子的位置和動量。粒子絕對靜止,動量為零,位置確定,就違反了不確定性原理。所以粒子無法靜止不動。

不確定性是粒子內在的秉性,既波粒二象性,要測量粒子準確的位置就要波長盡量短,波長越短就越呈現非連續化的粒子特性,對被測粒子動量干擾就越大,而要測量準確的速度就要波長盡量長,波長越長被測粒子的位置就越不精確。

可以有兩種方式來理解不確定性。第一種,確定就需要觀測,而觀測本身會影響觀測結果,導致不確定。第二,粒子的狀態呈現一種概率,是粒子固有的秉性,精確性受到了更為深刻和本質的限制。如果可以確定,那麼只要有足夠的數據,未來就可以是確定的了。

微觀無法停止變化,就表明時間是必須存在的。而微觀物質的變化,可以用量子態來計數(度量或表示)。

量子態,由一組量子數所確定的微觀狀態。量子數,是表徵微觀粒子運動狀態和性質的一些特定數字。而量子,是最小化不可分割的基本個體。量子化,就是存在非連續,呈現離散數值的量子個體。

相對論認為時間,空間,物質三者不能分開解釋,它們是宇宙的基本結構。從某種角度說,時間是依附在物質變化上的,必然不能獨立存在。

還有一些理論認為,時間不是連續的,而是量子化的,最小的時間單位就是普朗克時間(普朗克長度/光速)。微觀粒子能量變化的非連續性,會讓時間也一起變的非連續。但這不重要,所有對時間不同角度的描述,最終都會落實到物質變化上。

時間膨脹

在狹義相對論中,指出速度越快時間越慢,速度達到光速則時間停止。這是已經驗證的現實,其原因在於光速恆定不變,也就是相對於任何慣性參照系光速都是絕對數值,這也是已經驗證的現實。時間膨脹是基於光速不變的前提,直接公式推導出的結論。

理解起來是這樣的,時間是距離除以速度來得到(t=s/v),利用光(光速不變)走過的距離來就可以用來計時。比如一個事件,是光走過固定的距離,事件發生在運動的慣性系(光源在運動的慣性系),有速度和靜止的雙方觀測計算同一個事件,但有速度的一方因為自己的運動,在靜止一方看來,光走過的距離要更長。前提是光速針對有速度和靜止雙方都是一樣的,這是客觀的存在,所以靜止方就會覺得事件的時間變慢(t變大=s變大/c不能變),而有速度方覺得事件的時間是正常的。同理髮生在運動方的任何事件,對靜止方來說時間都慢了,而運動方感覺是正常時間。

而運動方抵達了光速,運動方就與事件光(光源)同步了,事件光也就永遠無法走過固定的距離了,時間也就不存在了。

在廣義相對論中,引力質量會讓時空彎曲,時空彎曲意味著時間和空間一起被拉長,時間也就變慢了。而引力質量等效於慣性質量,所以加速度會導致時間變慢。而根據質能方程,速度越快,動能越大,能量等價質量,所以相對質量越大,同樣會引起時空彎曲。這也從另一方面解釋了狹義相對論中,速度越快時間越慢的原因。

而當質量極大,大到讓時空彎曲度無限大,時間也被無限拉長,也就相當於慢到停止了。這時候連光都無法從這個時空彎曲中(引力場)逃逸出來,時間也就不存在了(也沒法觀測計時)。

所以,相對論中影響時間變慢的有三個因素,高速運動,加速度運動,或者靠近引力場(產生重力加速度)。

而從微觀角度看,時間變慢意味著物質變化減慢,也就是靜質量的變化減慢。如果沒有靜質量,也就沒有了物質變化,速度就會抵達光速,同時沒有了時間意義,可以理解為時間停止。由此也能看到,更多的靜質量,時間變化就慢,更少的靜質量時間變化就快。而時間的變化和靜質量相關,也就是和自身的狀態相關,從而宏觀上時間是相對的,沒有絕對統一的時間度量。

人類感知時間依靠的是內在的生物鐘,環境光照,以及環境信息的相對變化。如果環境時間統一變慢,這是人類感知不出來的,所有一切的規律和變化被認為是正常。只有跳出這個環境,通過對比才知道時間的快慢。

超光速

在狹義相對論中,光速是物體運動的極限速度,更精確的描述是質量、信息和能量的傳遞速度不能超越光速。在前面我們看到,質量和能量有等價的關係;其實在後面我們還會看到,質量和信息也有等價的關係。

在狹義相對論的數學公式求解中,卻存在一個有質量有信息超越光速的解,此時對應的質量是虛質量,而這個解對應的物質就被稱為,快子。

虛數,在數學上就是平方等於負數的數,與實數對應,意義是虛幻不存在的數。數學上引入虛數是為了簡化計算和問題,擴充數學維度;而在物理上一直都是使用實數的。所以,虛數不具有物理意義,也無法對應現實世界的客觀存在。

亞光速的物質,就是通常擁有質量的普通物質,速度越快需要的能量越多,抵達光速理論上就需要無限多的能量,這是不肯能的。超光速物質,就是擁有虛質量的物質,如快子,它們始終是處在超光速運動的狀態,相反對它注入能量越多速度就越慢,但要抵達光速,理論上同樣需要無限多的能量,這也是不肯能的。

可見,狹義相對論的光速是一個屏障或說是壁壘,阻止了亞光速和超光速,各自抵達光速。

如果從數學公式上看,速度越快時間就會越慢,如果從亞光速抵達了光速屏障,時間就會停止。這時,速度繼續增加,也就是從亞光速加速到超光速,時間就會變成一個虛數,在這個時空觀里時間的方向就會發生逆轉,獲得時間倒流的結果。

虛數在數軸上其實可以代表著旋轉的意義,虛時間就是時間旋轉了180度,相對於正時間,變成了負時間。

另外,不考慮信息的傳遞,有很多事物是可以超越光速的,比如影子,人浪,還有量子糾纏。

這裡用人浪來解釋一下信息傳遞:

第一種,有信息傳遞的人浪。後一排看到前一排的人坐下,才站起來,這樣形成的人浪依賴觀察前排坐下的信息,這個信息是光速傳遞的,所以這個人浪無法超光速。

第二種,無信息傳遞的人浪。試想後一排站起來與前一排沒有任何關係,是約定好的時間點。這時,前後排的距離是s,前後排的站起來的時間間隔是t,這個s和t都是人為約定的,所以速度v=d/t,可以讓d很大,t很小,從而超越光速。比如,前排在地球坐下,後排在月球站起來,站起來不需要坐下的信息,所以這個人浪可以超光速。

關於時間空間,質量能量,信息和熵


時間和空間似乎有很大的不同:在空間中,你可以從東地走到西地,然後轉身,從西地走到東地,又回到了起點,來去自如。而在時間中,你似乎只能從過去走向未來,一去不復返。

但真的是這樣的嗎?不,不是,不是這樣的。時間和空間一樣,並不是一去不復返的。一件對於某個人來說已經發生過的事情,對於另一個人來說,可能是一件將要發生,但還沒有發生的事情。這說明過去並沒有消失,就像空間中的東地和西地一樣,它一直存在著。你完全可以像走在空間中那樣地走在時間中,來去自如。

那為什麼你會感覺在時間中,你總是從過去走向未來的呢?這是你的錯覺。這事要從宇宙的起始說起……

在很久很久以前,那是一個有著高度秩序的世界。但隨後——啪!——宇宙起始於一次大爆炸。「爆炸」是什麼意思?就是從秩序到混亂的過程的意思。正因為宇宙有從秩序到混亂的方向,因此,時間就有了方向性——未來總是比過去更加混亂。由此,可以看到宇宙的終點,那是一個極度混亂的世界,在那裡,時間也就沒有方向性了。


也許倒流過,只是你不知道而已


時是物質的運動,間是人為的劃分時,時間倒流就是要已經運動到現在狀態的物質逆向運動回過去的狀態,你覺得如何才能做到


或許我們現在正在經歷時間倒流。

時間倒流,你的記憶也會倒流。

又或者,一切都是先做好,然後慢慢毀滅掉。人類其實是向後行走,慢慢回到母體,化為虛無。

畢竟時間到底存不存在還存疑,我怎麼說都行。


時間是人類創造的這個詞


我們連時間存不存在都還沒搞清楚,時間的定義都不確定,怎麼去討論更高深的問題~

如果是說穿越遐想,那我覺得可以看看各種網文小說。


怎麼會有這樣的問題?總感覺十萬個為什麼比這個為什麼還有點用


就在剛剛,時間倒流了五百年…………,然後現在已經是五百年前的五百年後了。即使時間倒流了,他還是按著原來的軌跡發展過來,所以還是一點沒變。


推薦閱讀:

《Big History Project》中文書單補完計劃?
未來的考古會是怎樣的?
哪些技術可以讓現代人的住房面積超過古代王公貴族?
一隻蒼蠅在車廂里以50km/h勻速前進的貨車車廂里亂飛,車廂的門一直是開著的,蒼蠅的速度也是50km/h嗎?
為什麼許多人,喜歡就中醫、傳統武術等話題發表自己的看法?

TAG:時間 | 物理學 | 科學 |