時間到底是什麼?這是一個令人困惑的問題,千百年來,爭論不休。
現時的物理學對它的認識是什麼樣的呢?今天,我們就來好好地聊一聊這個問題。
物理學中的時間
話說如果你把物體的運動情况錄下來,倒著放給19世紀中葉前的物理學家們看,他們是完全看不出有什麼異樣的。因為在經典理論的框架下,時間是沒有箭頭的,這就好比看電影,你正著看,或者倒著看,其實並不影響物理理論的成立與否。所以科學家們一直搞不清楚:時間到底是什麼?
我們都知道經典物理學的宗師是:牛頓。老爺子理論很牛,但是他的工作方式也是科學家們的典範,用他的工作方法正好可以解决這個問題。

具體來說就是先下定義,要弄清楚時間是什麼,就得先給時間下定義。很遺憾,我們現時來說是無能為力的。也就是說,直接粗暴地給時間下一個定義是不現實的。
不過沒關係,牛頓老爺子還給們留下了第二個絕技:
牛頓的烈焰雷射劍。
這理論指出:
所有不能進行實驗和觀測的東西都是不值得辯論的。

說白了就是,老爺子定下了一個規矩:物理學只去研究那些可以量測的物理量,如果一樣東西定義不了。或許,我們可以從量測的角度去定義。那具體咋量測呢?
時間的量測
其實老祖宗們老早就這麼做了,自從進入了農業社會,我們就得弄清楚什麼時候耕作最合適,這就需要計時的東西。這時候,老祖宗們陷入了沉思,這該咋辦呢?正當想得入神呢,他們望向了天空,驚訝地發現,這不是有現成的東西麼?
後來,老祖宗們做了一次量測定義:日出到下一次日出就是一天。月亮繞地球一圈就是一個月。太陽繞著地球一圈就是一年。(現在我們知道其實是地球繞著太陽,不過這也只是參考系不同罷了。),曆法也就此應運而生。
也就是說,通過量測定義時間,時間其實就是:
週期性發生的事。
所以,我們古人有句老話:
往古來今謂之宙,四方上下謂之宇
也就是說:宇宙=空間時間。
宙指的就是時間。

這個定義一直沿用至今,時鐘、手錶其實都是利用的週期性振動的東西來製作的。現時最精准的測量儀器是銫原子鐘,就是靠銫原子的週期性振動來計時的。

銫原子鐘
時間的箭頭
用量測定義的管道,我們定義了時間的基本組織。但還是有個問題沒有解决,那就是時間到底有沒有方向?這方面的研究也被稱為
時間的箭頭
。

剛才也說到19世紀中葉之前的物理學家是沒辦法知道物體運動的方向的,正著來,倒著來,對來他們說都可以用理論去解釋。直到一個神理論出現,那就是熱力學裏的"
熵增定律
"。
對於熵增定律,最常見到的比喻就是:
原來整整齊齊的屋子,隨著時間,會越來越亂。
如果宇宙是一個大的系統,整個系統是朝著原子運動越來越混亂的方向發展。混亂度越高,熵也就越大。

說白了就是,原來宇宙的萬物其實都是原子有序排列構成的,比如:人就是。
但隨著時間的發展,宇宙的宿命是
:東西還是那些東西,但它們太混亂了,根本無法構成物質。
這個定律的出現,物理學家們都樂呵毀了。因為它告訴了物理學們:
時間是有方向的,這個方向就是熵越大的方向。
有些物理學家更是指出,
人類感知的時間流逝其實也是熵越大的方向
。人的老去,其實就是原子越來越無序的排列導致的。不過,時間箭頭的這套理論現時只是建立在科學家的猜想階段,還沒有任何可靠的證據可以做支撐。

以上這些,也就是物理學對於時間的認識。