時間是我們在日常生活中經常提及的一個概念,很多人為了合理安排和規劃自己的生活,對一天的24個小時進行分塊,最后整理成一個日程表。人們都認為,這樣有條不紊地進行工作和學習能夠提高做事的效率。手表曾經是人們必備的日常用品,不過,現在手機也具備了查看時間的功能。在我們的生活中,時間好像是無處不在的,而它也時時刻刻都在流逝。
Tips:時間Time,是物質的永恒運動、變化的持續性、順序性的表現,包含時刻和時段兩個概念。
但是,在物理學界,卻有無數專家學者為了這樣一個問題爭論多年:時間真的存在嗎?NASA曾經做了一個實驗,讓一位女性在洞穴中居住130天,以此來證明時間其實是不存在的。但是這個實驗的結果,卻讓人覺得毛骨悚然。
時間存在嗎
時間在物理學中其實是一個非常復雜的話題,有些人認為時間實際上并不存在。他們使用的一個常見的論點是,愛因斯坦曾經證明,一切都是相對的,所以時間其實是無關緊要的。在暢銷書《秘密》中,作者寫道:“時間只是一種幻覺。” 這是真的嗎?時間只是我們想象的虛構嗎?
Tips:《秘密》作者是朗達·拜恩。該書作者揭露了運行在宇宙間主宰人生的強有力的黃金法則,清晰明了地解析了如何運用這個法則,創造美滿幸福的生活。
在物理學當中,時間毫無疑問是真實存在的,這是一種可測量、可觀察的物理現象。只不過,物理學家一直在爭論,究竟是什么導致了時間的存在,以及時間的存在意味著什么。時間問題始于一個世紀前,當時愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論推翻了時間作為普遍常數的觀念。相對論的結果之一是:過去、現在和未來都不是絕對的。
愛因斯坦的理論也使原來的物理學基礎出現了裂痕,因為廣義相對論的規則似乎與量子物理學的規則并不相容。曾經,普林斯頓的著名物理學家約翰惠勒和布萊斯德威特在北卡羅來納大學開發了一個非凡的方程,名為惠勒-德威特方程,為統一相對論和量子力學提供了一種可能性。但是這個方程一直存在爭議,其中一部分原因是,這個方程使人們對時間的理解變得更加困難。
Tips:量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。
人們發現,時間從惠勒-德威特方程中“消失”了,這也是讓許多物理學家都感到困惑的問題。或許,思考量子現實的最佳方式是放棄時間的概念,因為對于宇宙的描述必須是永恒的。目前,還沒有人成功地用惠勒-德威特方程將量子理論與廣義相對論結合起來。盡管如此,包括羅威利在內的相當多的物理學家相信,如果將這兩個20世紀物理學的兩大理論成功合并起來,最終就能夠描述出一個沒有時間存在的宇宙。
Tips:卡爾羅羅威利,1981年畢業于博洛尼大學,獲物理學BS/MS學位。1986年獲University of Padova大學PH D博士學位,隨后于羅馬大學和耶魯大學攻讀博士后。
時間可能不存在的問題被物理學家稱為“時間問題”。“時間問題”并不只有這一個,但時間是否存在也是目前爭議性最大的一個。排在第二的是一個奇怪的事實:物理定律并沒有解釋為什么時間總是朝著未來流逝的。時間只朝著未來這一個方向前進的現象被稱為“時間之箭”。如果時間倒流,無論是牛頓定律、愛因斯坦定律還是古怪的量子定律都同樣有效。然而,據我們所知,時間是一個單向過程,它永遠不會逆轉,即使沒有任何規則限制它。
Tips:時間倒流一般指相對論中的閉合類時曲線,給定一個四維空間,坐標系內兩點的距離為0,在歐幾里得空間中,距離為0的兩點重合。
物理學家認為,宇宙起源于一個非常簡單、極其緊湊的能量球。盡管物理定律本身并不包括“時間之箭”,但宇宙的持續膨脹卻證明了它的存在。而且,隨著宇宙的膨脹,它變得越來越復雜和無序。物理學家將事物內部混亂程度不斷增加的現象稱為熵增,并且認為這是由宇宙膨脹驅動的,時間不斷前進的起源也很有可能與此相關。
Tips:在熱力學中,熵是系統的熱力學參量,它代表了系統中不可用的能量,衡量系統產生自發過程的能力。熵增加,系統的總能量不變,但其中可用部分減少。
在這種觀點中,時間不是存在于宇宙之外的東西。我們大多數人傾向于像牛頓那樣思考時間,認為時間是絕對的、真實的,它持續不斷地流動著,不受任何外部因素干擾。但愛因斯坦卻證明了,時間是宇宙結構的一部分。這與牛頓所持的理論正好相反,因為我們的普通時鐘不能測量獨立于宇宙的東西。但也有物理學家認為,時鐘根本不能真正地測量時間,只是人類將時鐘測量的東西定義為了時間。
科學家進行的洞穴實驗
在古代,人們依靠太陽和月亮來判斷時間的流逝,現在,人們依靠手機、電腦、手表等工具來確定時間。時間一直都是看不見、摸不著的,而為了驗證時間是否真的存在,NASA曾經做了一個實驗,看看人類在脫離了這些測量時間的工具之后,是否還能夠感受到時間的存在,對時間的感知能力又會不會發生改變。
Tips:日落,指太陽徐徐降下至西方的地平線下的過程,是夕陽時分,而確實的定義為日面完全沒入地平線下的時間。
既然要遠離這些能夠讓人感覺到時間流逝的東西,那么就一定要選擇一個合適的地點。最后,科學家們將實驗場所安置在了美國新墨西哥州的一個地下洞穴中,這個房間距離地面足足有30米,面積也不算大,20平方米左右。實驗最初的計劃是,讓實驗對象在這個房間里生活210天之后,再觀察實驗對象發生的變化。在這個地下洞穴里,沒有陽光,也沒有來自外界的其他聲音,幾乎可以說是與世隔絕。
不過,這個房間經過了研究人員精心的布置,家具相當齊全。為了避免出現缺氧的情況,甚至還配備有空氣循環系統,房間里的溫度和濕度都能夠一直保持在一個讓人感到舒適的水平。而且,研究人員還會定期給實驗對象送來水和食物。在接收這些供給的時候,可能是實驗對象唯一能夠接觸到外界的機會,但是負責送東西的人并不被允許和實驗對象交流。
Tips:洞穴Cave,即在土中、在峭壁上或在小丘里挖出來的空間,尤指有洞口通到地表面的天然地下室。
除此之外,房間里還提供了不少用于娛樂的工具,比如各種各樣的書籍、樂器、游戲機以及電腦。所以實驗對象在這里生活的時候,并不會因為太過無聊而感到崩潰。這其實和我們現在很多人的“蝸居生活”有點像,每天把厚重的窗簾拉上隔絕陽光,待在房間里看看書、上上網、打打游戲,唯一出門的時候是拿外賣。很多人可能會說,如果能讓自己參與這個實驗,不要說210天,就是365天都沒有問題。不過在這個實驗中有一個不同的地方,那就是沒有網絡。
因為這個實驗進行的時間是上個世紀80年代末,那個時候互聯網才剛剛出現不久,并沒有在全球范圍內普及。除此之外,電腦和游戲機上也都不會顯示時間。在這個房間里還安裝有監控,也就是說,你一天24小時的生活都會被其他人觀測。這項實驗還要求實驗對象定期向研究人員提供自己的血樣以及尿樣,這對那些看重隱私權的人來說,是絕對接受不了的。
Tips:血液檢測可分為血液一般檢測、溶血性貧血的實驗室檢測、骨髓細胞學檢測、血型鑒定與交叉配血試驗。
不過,能夠在一個地方待上210天,飲食起居都不用操心,而且還能在里面看書打游戲,實驗完成之后甚至還有工資可以拿,這樣的條件依然吸引了一些人前來報名。最終報名的人一共有20個,其中就包括一位名叫斯特凡尼亞·福利尼的女性。福利尼的職業是室內設計師,一直過著非常有規律的生活,而且擁有強大的心理素質和健康的身體,最終,她成為了這項實驗的實驗對象。
Tips:斯特凡尼亞·福利尼,年齡28歲,是一名室內設計師,而且身體非常健康,并且具有很強的自律生活習慣。
福利尼是一個時間觀念很強的人,她在生活中非常守時,同時也很自律,就是那一類會按照日程表來過日子的人。她一開始報名參加這個實驗的目的是為了從單調枯燥的生活中給自己放個假,并且給生活增添一些不同的元素。不過,她可能沒有想到,她的生活會在這個實驗之后被徹底改變。
這位參與實驗的女性怎么樣了
在最開始進入到這個地下洞穴的房間里時,福利尼還顯得比較輕松。比起她平時緊張繁忙的快節奏生活,這樣的一個環境無異于世外桃源。不過這里沒有陽光,也無法得知具體的時間,所以福利尼的一切活動都是遵循身體的本能,感覺餓了就吃東西,感覺困了就上床睡覺。除此之外,每天還有各種各樣的娛樂活動能夠用來消遣,這樣看來,甚至算得上是愜意。
Tips:世外桃源,意思是原指與現實社會隔絕、生活安樂的理想境界。后也指環境幽靜生活安逸的地方。
不過,福利尼作為一個十分自律的精英女性,她對自己的要求并不是單純地沉浸在這種放縱的生活當中,而是想要通過這段時間來提高自己。畢竟有210天的時間,如果單純地虛度光陰,那等回歸社會之后可能就成為一個廢人了,于是她給自己制定了一個計劃表。在這個計劃表上列出了不同的活動,比如鍛煉、看書、寫日記、練習樂器等等。但就是這個計劃表,導致福利尼在這之后出現了一系列異常的反應。
Tips:鍛煉是一種利用計劃性的、結構性的、以及重復性的肢體活動來提高一個或多個身體部位的健康狀況的體力活動。
在前面我們提到,計劃表實際上是將時間分成不同的板塊,在規定的時間內做具體的事情,寫日記也是我們根據時間來記錄事件的一個行為。而在這個地下洞穴里,不存在任何能夠讓福利尼知道“現在是什么時候”的東西。在最初的那段時間里,福利尼還能夠憑借原來的生物鐘完成這些計劃,但是到了后來,福利尼就發現,自己已經無法單純根據感覺去做這些事了。
有的時候她會在讀書或是鍛煉的時候感覺到疲憊,但是等到上床之后又無法入睡。而在她睡醒之后,完全不知道自己究竟睡了多久。在意識到這一點之后,福利尼干脆將計劃表撕掉,生活也開始往混亂無序的方向發展。長此以往,福利尼的精神狀態逐漸變得虛弱,甚至一度出現了神經衰弱的癥狀。
Tips:神經衰弱是由于長期處于緊張和壓力下,出現精神易興奮和腦力易疲乏現象,常伴有情緒煩惱、易激惹、睡眠障礙、肌肉緊張性疼痛等。
在福利尼出現變化的時候,身處實驗室外的科學家們也正在時刻觀察著她。科學家們發現,到了實驗后期,福利尼的生物鐘已經變得非常紊亂了。她有的時候睡不了幾個小時就會醒來,但有的時候甚至會睡上好幾天。這樣的現象讓研究人員十分緊張,生怕哪一天福利尼再也不會醒過來。等到實驗進行到大約100天的時候,福利尼已經不會再進行除了睡覺和吃飯之外的其他活動了,只會一整天都坐在角落里發呆。
這樣的情況又持續了一個多月,研究人員通過福利尼提交的樣本發現,她的生理狀況也不容樂觀,很多項生命體征都開始變得極其不穩定。科學家們擔心福利尼再這樣下去會有生命危險,于是提前結束了這項實驗,把福利尼從地下洞穴里接了出來。
Tips:生物鐘又稱生理鐘。它是生物體內的一種無形的“時鐘”,實際上是生物體生命活動的內在節律性,是由生物體內的時間結構序所決定。
在福利尼剛剛來到地面上的時候,她整個人的反應都十分遲鈍,而且雙目無神,就連有人喊她的名字也得不到回應。一直到了一天以后,福利尼才逐漸恢復了一些感知能力,能夠對其他人的行為做出簡單的反應。最不可思議的是,當研究人員詢問她感覺自己在地下洞穴里待了多久時,福利尼的回答是2個月,實際上,她已經在那里待了4個多月了。
Tips:樹懶是一種反應遲鈍的動物,它是一種懶得出奇的哺乳動物,什么事都懶得做,甚至懶得去吃,懶得去玩耍。
在這之后,福利尼接受了長達一年的康復治療,然后才能夠正常地融入到社會當中。但是她的生活已經回不到之前的樣子了,因為她在這次實驗之后經常出現幻覺,性格也從當初的外向變得沉默甚至陰郁,這樣的狀況一直持續了很多年都沒能得到改善。
小結
盡管NASA的這次洞穴實驗最終也沒能向我們證明時間是否存在,但至少告訴了我們一件事,那就是在脫離了能夠感知時間的工具之后,我們的生物鐘會逐漸趨向混亂。而且,無論是心理還是生理,都會因為無法感覺到時間的流逝脫離正軌。這樣看來,對于我們大多數人來說,比起時間是否存在這個問題,要如何確保自己能夠感知到時間的存在才是更重要的。