为什么时间一直在流逝，而不会倒退？

为什么时间一直在流逝，而不会倒退？

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【解读】李南希

本期听外刊，我们聊一聊时间，为什么时间一直在流逝，而不会倒退？为什么随着年龄的增长，人们觉得时间过得更快？不同物种如何感知时间？质量和速度如何影响时间的快慢？

为什么时间一直在流逝，而不会倒退？从2014年开始，各大外刊对这个话题都有涉及，目前讲得比较全面又新的内容来自英国《BBC》Future栏目2022年10月4日刊。这篇文章认为，从牛顿到麦克斯韦再到爱因斯坦，这些科学家解决了很多物理学上的难题，发现了牛顿三大定律、量子力学、量子场论、广义相对论，甚至是量子引力，但都没有解释清楚为什么时间会流逝。天体物理学家认为，部分答案可能来自于大约140亿年前的宇宙大爆炸，还有一部分答案可能来自于宇宙的最终死亡。这是有一条时间线的，从宇宙大爆炸到我们现在的时间，再到宇宙死亡，这个过程中有一个东西叫entropy，熵。

熵讨论的是一个系统内在的混乱程度。举例来说，一副新买的扑克牌，牌的顺序都是整整齐齐排列的，这个时候熵的值很低，而当我们只洗一次牌就开始玩的时候，会发现重复的、连续的牌很多，随着多玩多洗，牌就变得越来越随机了，对吧。当你洗牌时，增加了系统的熵，换句话说，增加了随机性。再举个例子，当一个物体加热时，它的熵会上升。在一块冰中，水分子是紧密排列和有序的。当冰块升温并融化成液态水时，分子会更自由地相互翻滚，它们处于更无序的状态。在蒸汽中，水分子更加无序，熵的值就更大。在一个热的蒸汽机中，水分子非常兴奋，到处乱窜，并迅速相互碰撞。如果我们能够看到一个水分子碰撞、弹开另一个水分子的过程，并且把这个过程录制下来，倒回去看一遍，就会发现哪个时间方向是向前的，哪个时间方向是向后的。也就是说，产生热量的过程中，在分子的层面上，时间是相对的。

大家一旦有了这个意识，当我们从微观世界退回到宏观世界，才会发现从过去到未来出现了一个时间的箭头，不是说世界从根本上是以空间和时间为导向的，而是当我们环顾四周时，我们看到一个方向，日常事物的熵在逐渐增加，比如苹果熟了，从树上掉下来；我们手里的咖啡正在冒热气；纸牌正在被我们洗得越来越具有随机性。这个过程其实是奥地利物理学家、哲学家路德维希·玻尔兹曼首次意识到的。

大家知道了熵之后，就非常好解释了，我建议我们一起把视野再放大，让思维把我们抽离地球甚至是银河系，大家一起来想象，在宇宙大爆炸的时候，熵很低，140亿年后的今天，我们仍然处于大爆炸的余波之中，这就是为什么目前时间对我们来说有一个方向。为什么说是目前呢？因为玻尔兹曼认为，宇宙中的熵正在增长，也许它将在某个时刻达到最大值。然后，热量将均匀地分布在整个宇宙中，不再从一个地方流向另一个地方。这是什么意思呢？时间停止了吗？大部分天体物理学家认为，随着这个过程的继续，一切都在衰变，宇宙走向死亡。

对于人类来说，在任何特定的时刻，我们看到的都是大脑所做的计算。因此，我们不仅能看到事物在移动，还能看到它们移动的速度和方向。在整个过程中，大脑整合信息并给出结果，所以在某种程度上，我们看到了时间。（https://www.bbc.com/future/article/20221003-why-does-time-go-forwards-not-backwards）

为什么随着年龄的增长，人们觉得时间过得更快？

美国《今日心理学》2020年11月29日刊说，对于一个10岁的孩子来说，一年代表了他们整个生命的10%，甚至是他们记忆的15%到20%。但对于一个50岁的人来说，一年只占他们可回忆生命的不到2%。还有一项研究发现，如果你让一个小孩安静地坐着，闭上眼睛，大多数孩子会在40秒或更短的时间内报告一分钟过去了。在成年人和老年人身上做同样的实验，他们可能会在60到70秒内报告一分钟过去了。因此，儿童的大脑比成人的大脑反应得更快，从而使他们在给定的客观时间内获得更多的意识体验。这反过来导致儿童主观的时间流逝比成年人慢。

还有一种观点认为，随着时间的推移，我们处理视觉信息的速度会变慢。当然，记忆不仅仅是一系列图像，还有其他感官维度。但我们的主要感觉是视觉，因此我们的记忆很大一部分来自视觉。就像电影画面一样，一秒内看到的画面越多，画面传递的速度就越慢。一个人每秒看到的帧数越少，图像移动的速度就越快。随着人类年龄的增长，大脑的神经视觉记忆会变慢，每秒记录的帧数在减少，因此会感觉时间过得更快。（https://www.psychologytoday.com/us/blog/think-well/202011/why-time-goes-faster-we-age）

美国《科学美国人》2014年7月1日刊说，一项研究表明，体重和代谢率决定了不同物种感知时间的方式。时间知觉取决于动物神经系统处理感觉信息的速度。为了测试这种能力，研究人员向动物展示了快速闪烁的光。如果光闪得足够快，动物和人类会认为这是一种持续的闪光。通过电极测量动物的行为和大脑活动，可以揭示每种动物感知闪光的最高频率，高频率眨眼的动物感知时间的分辨率更高。换句话说，对他们来说，动作和事件的展开会显得更缓慢——就像动作电影中的被放慢的子弹一样。

其实，老鼠和大象感知时间的差异不是大自然随意设置的，而是通过与周围环境的相互作用精心调整的。时间知觉、身体结构和生理机能之间的联系表明，不同的神经系统发展起来是为了平衡来自自然环境的压力和能量。快速的感知能力对鹰来说可能是必不可少的，但这会浪费鲸类宝贵的能量。狗接收视觉信息的速度比人类至少快25%，因此它们看到的电视画面应该是一系列闪烁的图像。（https://www.scientificamerican.com/article/small-animals-live-in-a-slow-motion-world/）

最后，我们来看一看质量和速度如何影响时间的快慢。美国《发现》2018年6月1日刊说，科学家认为，时间在低海拔地区比在高海拔地区过得更慢。借助专业设备，大家甚至会发现放在地板上的时钟比放在桌子上的时钟走得慢一点。这是为什么呢？因为地球拥有巨大的质量，它使它附近的时间变慢，低海拔地区离地球更近，因此时间也更慢。

在认识到时间因质量而变慢的十年前，25岁的爱因斯坦意识到时间也会因速度而变慢。对于一个移动的物体来说，时间收缩了。但要让人察觉到这种效果，就必须移动得非常快。20世纪70年代，人们在飞机上用精密手表测量发现，飞机上的手表显示的时间比地面上手表显示的时间慢，夸张点说就是比如地面上的表显示2点钟，飞机上的表显示的就是1点多。在今天，时间变慢可以在许多物理实验中观察到。（https://www.discovermagazine.com/the-sciences/now-means-nothing-how-time-works-in-our-universe）

行，本期我们聊到这里吧，希望大家没有听晕，还是很推荐大家看一看BBC的Future栏目，科普内容讲得都很细，词汇也不是很难，如果大家能够通过我的栏目真的看一看外刊，领略科普知识是很好玩的，那我的目的就达到了。行，我是爱读外刊的南希，拜拜了您嘞。

（点击上图收听往期栏目）

制作人：李南希

音频编辑：张译丹

审校：天健

发布时间：2022年10月10日