物 理学或任何科学最重要的方面之一，就是始终对领先的物理理论提出最大的挑战。你可以挑战先前的结果，你可以挑战用于获得它们的方法，你可以在具有潜在适用性的新制度中炮制新的测试，你甚至可以挑战它们背后的假设。当谈到我们对宇宙的理解时，我们认为我们居住在一个被称为时空的四维「结构」中，具有三个空间维度和一个时间维度，所有这些都密不可分地交织在一起。
当然，所有这一切都假设时间本身是一个真实的东西：物理上是真实的，本质上是基本的。但这些假设一定是正确的吗？在他们周围有什么可能的方法，时间可能只是一种幻觉，尽管是一种令人信服的幻觉吗？这就是戴夫·德鲁斯（Dave Drews）想知道的，正如他在信中问的那样：
「我们都听说过一个哲学问题，'如果一棵树倒在森林里，周围没有人听到它的声音，它会发出声音吗？'有些人认为时间是一种幻觉，是人类思想和经验的建构。如果这是真的，那么如果周围没有众生去体验，时间还存在吗？
这是一个棘手的问题，我们有很多方法可以解决这个问题。让我们尽量全面地解决这个关键问题：时间存在吗？
时间的本质
就在20世纪初，我们曾经认为，那个时代对每个人都是一样的。无论你身在何处，你移动的速度有多快，或者你何时测量它，每个人，无论何时何地，都会同意时间是什么：我们将测量它的通过速度，对每个人来说都是相同的，相同的。但是，虽然我们可以：
测量它，
量化它，
观察它的逝去，
并观察和衡量其通过的后果，
事实证明，回答任何两个事件之间「已经过去了多少时间」这个看似简单的问题，毕竟对每个人来说都不一样。
爱因斯坦教给我们的是，回答这个问题，从任何事件的开始到结束，很大程度上取决于你所处的位置以及你在进行这些观察时是如何移动的。例如，如果你在一列行驶的火车上，你从火车的一端射到另一端（或向上到天花板，然后向下到地板）发射光波，你将获得一个特定的值，说明光线到达火车的另一端需要多长时间。然而，如果你在一个站台上，看着火车上的人从一端射向另一端，你会得到与火车上一起移动的观察者不同的答案。
对于行驶中的火车上的人，他们将测量光必须经过一定的时间才能传播到火车的远端。但对于地面上的人来说，他们不仅会得到一个不同的、更长的答案，而且他们会得出结论，火车上的人（以及，就此而言，一切）实际上比他们衰老得更慢。对于静止的观察者来说，运动中的物体比静止的物体老化得更慢。
造成这种现象的原因是，自然界中的「绝对」量既不是空间也不是时间，而是真空中的光速：某物可以同时穿越空间和时间的最大速率。事实证明，你在空间中的运动越大，你在时间上的运动就越小，反之亦然。这意味着，如果你想随着时间的推移最大限度地发挥你的运动，你将保持绝对静止;任何与你相对运动的人都会经历较慢的时间流逝。
对于地面上的观察者与火车上的观察者相比，它们的测量值会有所不同，但彼此之间始终不同。当您计算一个观察者相对于另一个观察者经过的时间时，每个观察者不仅能够正确预测他们自己的手表和时钟的内容，而且还能够正确预测另一个观察者的内容。所需要的只是狭义相对论的知识。
我们感知的时间
当谈到我们的感知时，我们知道「体验」时间的流逝是什么感觉。即使时间是相对于观察者而言的，这仍然意味着它的存在，它只会给它所拥有的属性增加一点反直觉：它的相对性，这是一个我们在很大程度上不熟悉的属性，因为与光速相比，我们通常在空间中移动得很慢。然而，值得考虑的是另一个想法：我们对时间流逝或存在的感知只是一种幻觉，除了我们用来测量时间流逝的基本「时钟滴答声」之外，还有其他一些现象驱动。
一个有趣的角度是研究物理学中的对称性概念。诺 特定理 是所有物理学中最深刻的定理之一，它将物理学中的对称性与守恒的物理量联系起来。最简单的物理系统之一就是弹跳球。如果你看一部球在重力影响下落下的电影，你不知道，在所有条件相同的情况下，你是否：
时间在向前奔跑，重力将球从掉落的位置拉下来，
或者时间倒流，你看到的是一个以前被向上抛出的球，而重力会抵抗它的向上运动。
这是因为运动定律遵循所谓的时间反转对称性：无论你在时间上向前还是向后运行时钟，这些定律都是一样的。
不仅仅是运动定律服从时间反转对称性，几乎所有的物理定律都具有这种对称性。我们宇宙中的四种基本相互作用中的三个——引力、电磁，甚至强大的核力——都服从这种时间反转对称性。无论你在时间上向前还是向后运行时钟，它们所遵循的定律都是一样的，仅仅通过观察系统中的粒子在这些定律下演化，你就无法辨别时间流向哪个方向。
然而，事实证明，有两种方法可以识别在时间上向前或向后运行的系统之间的物理差异。第一种是通过观察通过弱核力进行的反应，例如放射性衰变。想象一下，你有一个重原子核，充满了质子和中子。如果与存在的质子数量相比，该原子核中有大量的中子，那么原子核就有可能经历一种特定类型的放射性衰变：β衰变。
β衰变是当原子核中的一个中子衰变成质子、电子和反电子中微子时发生的情况，这发生在许多元素和同位素上。此外，它甚至发生在不属于任何较大原子核的自由（未结合）中子上。
中子衰变成质子、电子和反电子中微子的情况经常发生。但质子、电子和反电子中微子自发地反应在一起形成中子的情况 从未 发生过。事实上，在许多方面，弱相互作用是物理学中时间不对称反应的典型代表。不仅仅是中子中的β衰变违反了时间反转对称性，而且所有衰变都是由弱相互作用驱动的。
然而，识别系统在时间上是向前还是向后运行的第二种方法更为常见和熟悉。每次我们都会做这样的事情：
炒鸡蛋煮鸡蛋，
打开暖气屋内的冰箱门，
或不小心打碎了玻璃或瓷器，
我们创造了一种情况，即我们系统的熵增加了，或者时间的热力学箭头向前跑了。
你可能听说过熵的概念，它是所讨论的物理系统的「无序度量」，但内部发生的事情要深刻得多。在任何系统内部，都有某种类型的能量梯度。未炒鸡蛋在蛋白（鸡蛋的「蛋白」）和蛋黄之间具有能量梯度，蛋黄周围的屏障阻止它们混合。未煮熟的鸡蛋在其分子中储存了势能，当您烹饪它们时，会释放出（化学）能量，形成新的键并改变鸡蛋的结构。玻璃或瓷器的结构中存在势能，每当它破碎时，势能就会释放出来。
然而，虽然时间的热力学箭头总是指向前方——一个封闭的、孤立的系统的熵永远不会减少，只会增加——但这 要么导致时间的流逝，要么与感知到的时间流逝有关 ，这是不正确的。我们可以通过人为地降低系统内的熵来测试这一点，它不是封闭和隔离的，而是通过向系统输入能量来减少系统内的熵。例如，我们可以取一个充满冷热颗粒的房间，在房间里放置一个隔板，每次都允许在隔板上开一个洞：
一个冷粒子会从左边移动到右边，
一个热粒子会从右边向左边移动，
并在所有其他情况下保持分隔线关闭。从一个温度均匀的大房间到有两个独立房间的状态，一个在左边充满热粒子，一个在右边充满冷粒子，代表着熵的急剧减少。然而，如果你拥有任何一种从任何房间内的任何地方测量时间流逝的方法，你会发现你的感知根本没有告诉你时间在倒流，即使熵在减少。
换句话说，我们对时间流动的感知——对于任何观察者来说，它以每秒一秒的速度向前移动——与时间的热力学箭头以及熵的增加（或不增加）无关。
时间是幻觉吗？
那么，古老的哲学问题呢，「如果一棵树倒在树林里，周围没有人，它会发出声音吗？正如 巴特·辛普森（Bart Simpson）正确指出 的那样，它绝对如此。虽然哲学思想是「声音」没有「听众」就无法存在，但我们现在知道，声音只是由粒子的集体运动组成的压力波：无论是通过空气、水还是固体地球，它的存在独立于是否有听众（或观察者）在那里亲身体验「声音」效果。宏观现实存在，无论是否有观察者在那里观察它。
然而，这个想法在量子水平上并不普遍正确。自 19 世纪以来，有一个著名的实验——以多种形式进行：双缝实验。如果通过两个狭缝发送波，例如水波，则传播的波部分将在另一侧产生干涉图案。这不仅适用于经典波，也适用于光子、电子和任何其他表现出波状特性的量子粒子，即使你一次一个地将它们发送到双缝中。
然而，如果你测量每个光子或电子通过的狭缝，你根本不会得到干涉图案;只有两「堆」粒子。就好像大自然知道你是否在观察它一样。
时间也是如此吗？难道时间本身就不存在，除非——直到——有一个观察者在那里测量它？
这似乎不太可能，我们可以指出一个深刻的原因：对早期宇宙的直接观测。我们从物理定律中知道，在宇宙的早期阶段，根本没有观察者。为了带来任何能够观察任何东西的东西，需要许多事件才能展开，包括：
物质在反物质上的创造，
原子核的形成，
中性原子的形成，
为了产生重元素而形成许多代恒星，
让这些重元素经历大量的化学反应，创造出能够观察宇宙的东西。
所有这些过程至少需要几亿年才能完成，考虑到生命的出现和进化是多么缓慢，可能需要数十亿年。然而，当我们眺望遥远的宇宙时，我们看到的证据表明，所有这些事情都发生在很久以前：早在周围有任何观察者之前。这为我们提供了非常有力的证据，证明时间在真实的物理意义上存在，早在任何观察者出现之前。有了现代天文台，我们可以随时回过头来查看这些证据——从宇宙微波背景到丰富的轻元素，再到有史以来最早的恒星和星系。
时间可能是虚幻的一种方式是：它仍然有可能是我们所说的宇宙的 涌现 属性，而不是基本属性。我们认为空间、时间和粒子（量子）是宇宙中的基本实体，而可以从它们进一步推导出来的量——例如熵——是涌现属性。然而，有一些替代的公式在数学上是可行的，你可以做一些事情，比如把熵当作基本的东西，然后其他属性，包括时间，可以推导出为涌现的。尽管从物理的角度来看，时间和熵都明显存在，但不一定清楚哪个是基本的，哪个是涌现的;这不是我们目前知道如何测试的东西。
然而，我们可以非常自信地认为，时间确实存在，至少在某种程度上是这样。当物理学询问某物是否存在时，我们通常会问的问题包括：
你能测量它吗？
你能量化它吗？
你能用数学上自洽的方式定义它吗？
它本身是一个可观察的量吗？
其他可观测量是否以不可分割的方式依赖于这个量？
从量子到宏观再到宇宙，当涉及到时间时，所有这些问题的答案都是「是」。尽管它的行为有许多奇怪之处，而且我们试图赋予它的任何定义（类似于能量）都存在许多不足之处，但我们所能观察到、测量和测试的关于它的一切都指向了它的真实性。如果它真的是一种幻觉，那么它甚至愚弄了我们迄今为止理解我们物质存在的最佳方法。
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