Theoretical Physicist Brian Greene Explains Time in 5 Levels of Difficulty | WIRED

Summary

这个视频讨论了时间的本质，它是我们最熟悉也最神秘的物理宇宙特性。通过与一个九岁孩子Kayla的对话，解释了时间与空间的不同，以及爱因斯坦如何向我们展示通过高速旅行到未来的可能性。同时，探讨了时间的箭头和它为何总是指向一个方向，以及时间旅行的可能性和相关的悖论。最后，讨论了时间在日常生活和技术中的应用，以及时间对我们生活意义的影响。

Takeaways

• 🕒 时间是物理宇宙中最熟悉也最神秘的特性，它与我们经历的一切都有着密不可分的关系。
• 🌌 爱因斯坦通过相对论向我们展示了时间与空间的联系，以及如何通过高速旅行到达未来。
• 🚀 根据爱因斯坦的理论，当你以接近光速的速度旅行时，你经历的时间会变慢，这意味着你可以在返回地球时到达未来。
• 🔄 时间的箭头（箭矢时间）表明时间有一个单一的方向，从过去指向未来，但我们尚不清楚这是为什么。
• 🌠 尽管我们对时间的许多方面仍不了解，但我们知道光速是速度的极限，根据相对论，没有物体能够达到或超过光速。
• 🕰️ 爱因斯坦的特殊相对论使用简单的代数和三角学就可以解释运动对时间的影响，展示了时间并不是绝对的。
• 🥚 宏观层面上的物理法则在时间上没有数学上的区别，但在我们的日常经验中，时间和空间却有着明显的差异。
• 🌟 宇宙的膨胀与引力和电磁力等自然力的运作并不矛盾，这些力在空间扩张的背景下仍然有效。
• 🔄 熵和热力学第二定律揭示了时间的统计基础，表明无序倾向于增加，但这并不意味着有序是不可能的。
• 🚀 广义相对论进一步展示了重力如何影响时间的流逝，即在强引力场附近的时间会比远离引力源的地方流逝得更慢。
• 🌌 现代科技，如GPS系统，实际上已经在利用相对论的原理，以确保卫星时钟与地球表面的时钟同步。

Q & A

时间的本质是什么？

时间是我们用来描述事件发生顺序和变化的维度，它是物理宇宙中最熟悉也最神秘的特性。

为什么我们不能像在空间中那样自由地移动通过时间？

我们可以在空间中自由移动，但时间的流逝是不可抗拒的，我们无法停留在某一秒钟不前进。这是空间和时间之间的根本区别。

爱因斯坦如何向我们展示前往未来的方法？

爱因斯坦通过相对论揭示了时间膨胀现象，即在高速运动的飞船上，时间会变慢。这意味着在飞船上的乘客经历的时间比地球上的时间短，因此可以在未来某个时刻回到地球。

光速的极限是多少，为什么它是极限？

光速的极限是每小时671百万英里，它是极限因为根据爱因斯坦的相对论，任何物质都不能达到或超过光速。

时间的箭头是什么，它为什么只指向一个方向？

时间的箭头代表了时间的单向性，即从过去指向未来。这是由于热力学第二定律，即熵总是趋于增加，导致时间呈现出单一方向的流动。

宇宙膨胀如何与重力和电磁力相协调？

宇宙膨胀并不违反重力和电磁力的定律。这些力在膨胀的空间中仍然有效，只是在更为微妙的方式下运作。

在物理学中，为什么基本定律在时间正向和反向没有数学区别？

物理学的基本定律在时间正向和反向没有数学区别，是因为这些定律是基于对称性原理。然而，我们的实际体验中时间和空间的宏观现象却表现出明显的方向性。

虫洞是否可以作为时间机器使用？

理论上，虫洞可以连接空间中的两个点，并且如果虫洞的两端时间流逝不同，那么它可能被用作时间机器。但目前这仍然是一个假设，并且存在许多哲学和逻辑问题。

时间旅行回到过去是否可能，为什么？

目前的理论物理学并没有完全排除时间旅行回到过去的可能性，但是它会带来许多悖论和复杂性。一些理论认为，物理定律可能会阻止我们改变过去。

时间在量子力学中是如何被理解的？

在量子力学中，时间被视为一个连续的参数，它允许我们描述系统的演化。量子力学中的历史解释强调了整个时间演化的重要性，而不仅仅是某个特定时刻的状态。

空间和时间可能是 emergent 的量吗？

一些理论物理学家正在探索空间和时间可能是 emergent 的量，即它们不是基本的，而是从更基础的物理原理中产生出来的。这需要一个具体的模型来描述空间和时间是如何从这些原理中 emergent 的。