2013年6月15日 星期六

時間是什麼?探索時間的科學真相




時間是什麼?探索時間的科學真相

    『飛入圖畫中的隱藏維度』不是譬喻,而是實際會發生,而且已經發生在人世間的所有一切上。絕大部分的人可能不知道,我們目前所處的宇宙正持續不斷地沿著3D立體空間的隱藏維度飛行著。前面提到我們利用照相機zoom in景物,然而實際上整個宇宙目前正處於zoom in的過程中(所有景物都被持續放大)。縱使我們靜止不動,宇宙仍然沿著隱藏維度,無時無刻地移動著。人們隱約感受到這股移動,但又說不出來甚麼在移動,只好對著流水,學著孔子說:『逝者如斯夫[1]。』對於這種看不見的移動,後來人們統一稱之為『時間』,並設計出一種稱之為『時鐘』的工具,來度量這種看不見的移動。其實我們可以不必用照相機zoom in景物,因為我們肉眼所看到的世間一切已經是被zoom in的結果。照相機的zoom in是沿著景深的方向移動,而宇宙的zoom in是沿著看不見的隱藏維度-時間軸,而移動。那麼是什麼巨大的力量造成宇宙的zoom in(景物放大)動作呢?

    前面提到對平面影像zoom in ,會產生在影像深度方向(隱藏維度)的相對運動;同樣的道理,若我們對3D立體空間zoom in ,會產生在其隱藏維度方向的相對運動。因為三度空間的隱藏維度是在和三度空間垂直的方向上,所以在三度空間內無法看到這一隱藏維度。為了表達上的方便,我們將三度空間(3D)畫成一個平面,如圖6所示。將三度空間想像成一幅畫,那麼這幅畫的景深就是沿著第四個維度的方向(和三度空間的三個軸都垂直的方向)。當我們zoom in這幅3D畫時,我們即沿著第四個維度的方向在移動。依據公設1,如果三度空間具有隱藏維度,則持續改變觀察三度空間所用的尺度,將會看到三度空間沿著隱藏維度移動。想像三度空間是一張相片,則透過這張相片的持續放大或縮小(變化焦距或尺度),我們將看到三度空間沿著相片的景深(隱藏維度)而移動。
 
 
         Zoom in平面的景象,是要將平面景象持續地放大;而zoom in三度空間,則是要將立體景象持續放大。是甚麼樣的機制會導致整個宇宙內的立體景象都在持續放大呢?沒有錯!就是宇宙大爆炸(Big Bang)效應。由於宇宙大爆炸效應,目前我們所處三度空間的尺度被持續放大(哈伯定律[1])。雖然我們身處其中沒有感覺,但實際上我們所看到的所有東西都在持續膨脹放大中,這種效應和我們用攝影機鏡頭zoom in放大東西完全是完全一樣的,唯一的不同之處在於,立體空間的zoom in是自然界自動發生的,而照相機或攝影機的zoom in則是人為控制的。
    前面提到對平面影像zoom in ,會產生在影像深度方向(隱藏維度)的相對運動;同樣的道理,宇宙大爆炸造成我們對立體空間的zoom in ,而產生沿著立體空間的隱藏維度方向的相對運動。立體空間的隱藏維度就是人們所稱的時間,所以空間膨脹放大所產生的zoom in效果就是讓我們進入了空間的隱藏維度---時間。空間膨脹速度越快,zoom in就越快,我們所感受到的時間變化隨之變快。目前時間流逝的速度正反映了目前宇宙空間的膨脹速度。時間既是隱藏維度,所以它無法直接被看到;我們所看到的是立體空間影像的不停切換(參見圖7)。每一個時刻對應到一個立體空間影像,所以立體空間影像切換的越快,我們就感覺時間過的越快。空間的持續膨脹放大,我們持續被zoom in到一個又一個的立體空間影像之中;這些立體空間影像的連續性切換,才讓我們產生了『時間流逝』的感覺。所以時間會『動』,純粹是因為宇宙的膨脹效應所造成。
 

時間的移動是沿著第四維度進行,這第四個維度和三度空間內的所有方向都垂直,所以在三度空間內所做的任何測量,實際上都無法直接量到時間的移動。我們只是隱約感知到萬事萬物都在動,但講不出動的本源是甚麼。就如孔子所說的:『逝者如斯夫,不捨晝夜。』自然界、人世間、宇宙萬有,無一不是逝者,無一不像河裡的流水,晝夜不住的流,一經流去,便不會流回來。
    我們一般所稱的時間度量,其實只是『類比』於時間的量,並不是真正的時間。這些時間的類比量通常是透過三度空間內公認的週期運動來定義,例如
l  地球自轉一周稱1日。
l  地球公轉一周稱1年。
l  擺長為1公尺的單擺,擺動一次的時間為1個傳統秒。
l  133原子振動9,192,631,770次的持續時間稱為1個標準秒。
曾經有人提問,如果這個世界沒有任何會動的物質(一片死寂):沒有水的流動、沒有地球的轉動、沒有原子的震動,甚至沒有任何生命,那麼時間還存在嗎?當然此時所有類比於時間的量都消失了,所有人為定義的時間量度也都不能用了。但是時間的本質仍然存在,因為時間起源於三度空間整體的膨脹,與三度空間內物體的運動無關,與三度空間內有無物體,有無生命都沒有關係。三度空間內的生命只能認知到時間的存在,但無法創造時間。

 


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