時間對於住在壹樓的人來說比住在頂層的人過得慢，盡管它不足以使裏面的人變得長壽。要想使壹個人變得年輕些，只需乘坐壹架普通的飛機做壹次環球旅行就可以了。這是時間效應對所有的人都相同的兩個令人難以置信的結果：時間可以延長也可以縮短，這取決於空間、重力和速度。本文將帶領讀者去探索時間這個外表看起來很親近但是又很神秘的尺度。
1.時間究竟是什麽？
1000多年來，人們壹直都在尋找這個問題的答案。比如，在古希臘，時間的定義問題對哲學家的困擾更甚於對數學家的困擾。在伽利略的偉大發現之後，牛頓把時間最終定義為數學上的量。但是，這位偉大的英國科學家認為，時間是壹個被神秘氣息所覆蓋著的客體，因為時間獨立於任何物體，在壹切之上，是絕對的。時間與聖人是如此接近，以至於上帝被比為壹座鐘。
愛因斯坦認為，時間壹點也不像是大自然裏的壹條“自由自在的狗”，而是壹個實實在在的尺度。即使在今天，我們仍然不能像定義任何壹個實際的事物那樣給時間下壹個定義。我們可以度量時間，但不知道時間是什麽，並且還把“時間”掛在墻上或者帶在手腕上。根據愛因斯坦的相對論，我們知道時間可以延長或是縮短。這就是物理學家為什麽把時間簡單地用作確立事件的序列，並且用時間標記它們。比如人的生日或食品的保質期等。
2.時間是像河流壹樣流動還是有間斷的接替？
不幸的是，沒有壹種理論或者是壹項實驗能夠證實時間是以連續的方式流動還是像壹部電影裏的每格畫面，給人壹種連續的印象，即有間斷的接替。對時間的連續性或間斷性的研究還涉及到另外壹個問題，即時間到底有沒有開端。對此，至今還沒有確切的答案。因為著名的大爆炸理論認為時間—空間有壹個開始；而另外的壹些科學家則指出，“時間”尺度沒有壹個瞬間的開始，這是不必要的。這樣事情就復雜了。因為根據量子力學的原理，比所謂的普朗克時間(Planck Time)小的時間間隔是不可探知的。普朗克時間單位在秒數量級。所以在壹個非常短的時間內是不可能計算出新生的宇宙狀態的。總之，就現在的理論來看，有關宇宙的第壹聲啼哭將永遠是個未知數。
現在我們回到時間的“連貫性”上來。奇怪的是它能夠以連續或間斷的方式流動，但最小的、可計算的時間間隔則與“普朗克時間”壹樣。總之，時間是壹條連續的帶子，而物理學家把它當作壹條環環相扣的、不連續的項鏈。
幾年前，科學家大衛·芬克勒斯坦因(David Finkelstein)曾經提出過壹種理論，但是沒有在科學界獲得很大的支持。這位物理學家假設時間原子存在。這些時間原子可能表現出了它們的間斷性。
3.對於所有人來說，時間是以同壹種方式流逝嗎？
愛因斯坦的理論表明答案是否定的。實際上同空間壹樣，時間也是相對的。相對是什麽意思呢？即為了完整地而不是模棱兩可地描述壹個事件，那麽這個事件就應該被放在壹個參照系裏。例如，如果我與某人在路的盡頭約會，那麽“盡頭”對另外壹個人來說可能恰好是路的開端。如果我加上“在路盡頭後面的廣場”，那麽這個“約會事件”就準確了。帶有時間因素的事情也是如此。如果我說10年過去了，那麽我就必須指出，是與哪個參照系相比過去了10年。很明顯，在每天的生活裏沒有必要拘泥於細節。但是誰又知道將來我們會不會組織星際旅行或者與外星人交流呢？到那時，時間間隔就不再這麽簡單了，就會感到時間的相對性了。
壹個有名的例子能夠解釋這壹切。阿爾法(Alfa )和貝塔(Beta)是壹對30歲的孿生兄弟，都是宇航員。2000年，貝塔開始乘坐速度為每秒24萬公裏的太空飛船向距離地球8光年的壹個星球進發。以這種速度，貝塔來回單程各需要10年時間。事實是為了達到所要的平均速度，貝塔需要加快速度，而在到達目的地時還要減速。因為他們兩個的參照系不再相同，只需改變運動方向我們就可以把阿爾法和貝塔的時間分離開來。當貝塔在2020年回到地球上來時，將看到阿爾法慶祝50歲(老了20年)生日，而這時對他自己來說才剛剛過了12年，他才只有42歲。這不是壹個智力測驗。時間的伸縮已經被真實的表所測量到。1971年，美國華盛頓大學的哈費勒(J.C. Hafele)和美國海軍天文臺的理查德·基廷(Richard Keating)兩位物理學家作了環球旅行，並且測量了飛機上的4座原子鐘。飛機的速度無法和光的速度相比(相差幾百萬倍)。但是科學家們卻證實捕捉到了時間的伸縮性：在旅行結束時,飛機上的鐘表指示與地面上的鐘表相比晚了59納秒。另外，高度也影響時間的流逝，愛因斯坦的理論表明由於重力的原因，時間離地面越近流逝得就越慢。實際上，在地下室裏，時間流逝得要比在樓房頂層慢。有人曾經計算過，在人的壹生中，如果是住在壹層的話，可以多活壹微秒，當然，這對長壽來講太微不足道了。
4.如果時間是壹個尺度，那麽為什麽不能像在空間中壹樣前進和後退呢？
在將來和過去的時間中旅行都屬於科學幻想。正如奧地利數學家庫爾特·歌德爾(Kurt Godel)在1949年所證實的壹樣，在過去的時間裏旅行是不被物理學的法則所禁止的，然而條件是非常特殊的：宇宙要能夠轉動(這在現實中是不可能發生的)，並且時間的追求者必須以大於光速71%的速度移 動。總之，菜譜是有了，但是沒有配料。正如物理學家斯蒂芬·霍金所認為的那樣，這可能是自然保護自己的壹種方式，同時阻止時間旅行就會避免可能帶來的悖論，例如會和自己相遇或者是改變歷史壹類的現象。
5.黑洞是否真的是時間機器呢？
黑洞所提供的可能性之壹是，在通過了壹個時空隧道後落入它們之中，並且重新出現在過去。隧道是什麽？有各種各樣的假設，從抗重力到對映世界，再到宇宙更替。雖然假設眾多，但沒有壹個是可行的。只需想壹想黑洞超強的引力就夠了：時間就像壹根皮筋，最後被拉長，而在這種情況下要想活著出來是毫無希望的。時間是壹個永久的話題，人們仍在不斷地探索和嘗試其他的方法。
參考資料：
名人對時間的看法:
聖奧古斯丁∶『說起時間，每個人都曉得它代表什麼意思，但究竟什麼是時間？如果沒有人問我，我壹清二楚；如果要我說明 ~ 那我就不知道了』！
牛頓也曾解釋過『時間』∶『時間是不受限制的，無論宇宙存在與否，時間都運行無礙』。
萊布尼茲推翻了牛頓的說法，他認為∶『時間僅是事件的順序；它本身並不存在』。
愛因斯坦也贊同萊布尼茲的論調，他說∶『壹旦與人類評估的事件分開，時間即無法單獨存在』。
而在字典上是這樣解釋的∶『時間是從過去、現在到未來，壹連串事件接續而成的連續體』。
這樣看來相對論中的時間變慢似乎並不成立，因為時間根本就不存在。
在廣義相對論中，由於時間和空間在公式中表達的方式，使實際談論時間的創生成為可能。麻煩的是，在經典理論中，當空間和時間“開始形成”時，實在的點本身是數學中的奇點，數學失效了，所以它不能給妳壹個創生論。妳在傳統的宇宙論中所能說的是，存在許多不同的可能宇宙，它們所有都和愛因斯坦方程式相符合。我們恰巧在這個宇宙中生活的事實，毋寧說純粹是出於偶然。妳不能賦予任何理由——甚至在原則上也不能。妳所能說的壹切是條件陳述：假定宇宙在這壹時刻處在這個狀態，則它在以後的時刻將處於那個狀態。它是條件性類型的演化。
然而，當妳談到虛時間，就有壹個奇怪的可能性，也就是“現在”不壹定要有壹連串的過去時刻。如果我們從現在這壹時刻往過去回溯，在很長的時間內壹切都完全正常地進行，甚至在虛時間中也是如此。只要妳使用這個唯象的時間，看起來就像妳在通常時間裏回溯過去。
但是隨著妳往以前退去，越來越接近傳統的實時間圖像中變成原點之處，妳就發現時間的性質在改變，復的或虛的變得越來越有份量。最後，在經典理論中應該是奇點的東西被抹平了，妳就得到這張漂亮的圖畫，這些碗狀的宇宙創生圖像。那裏沒有起點，只是某種光滑的形狀。
哈特爾和霍金所發現的是，如果妳假設，宇宙在虛時間裏的過去歷史圖像是所有可能的、恰好和我們現在時刻字宙相符的這類形狀、而妳多多少少用傳統量子力學方式來解釋之，至少在原則上妳會得到整個宇宙唯壹的波函數。
這樣，妳就得到了這個沒有過去的美妙圖畫，宇宙根本不從任何東西產生出來。因為它是壹個自洽的數學結構，所有妳真正能說的是宇宙存在。和從某點創生宇宙的圖景不壹樣，這宇宙沒有過去，因為沒有任何它在其中創生的東西。
如此，宇宙從“無”中創生的說法，實際上有壹點用詞不當；這是詞匯“無”的誤用。它不只是指在空虛的空間中出現宇宙，妳也許可以把這空間稱為“無”：因為甚至連創生事件也不存在，所以根本不存在任何東西！
在這些理論中，動詞過去時態的使用變成不恰當。當然，在人們相信實時間時就建立了時態。不幸的是，我們還沒有在虛時間中表示時態的語言形式。因此，在這層意義上，說“從無中創生”肯定是誤導的。它對於這個在預先存在的時間中忽然出現的宇宙圖像很合適，可是它並不是哈特爾——霍金態的貼切描述。
史蒂芬·霍金
為了預言宇宙是如何起始的，人們需要在時間開端處也能成立的定律。在實時間內只存在兩種可能性：或者時間往過去回溯直至無窮，或者時間在壹個奇點處有壹個開端。人們可以把實時間認為是從大爆炸起到大擠壓止的壹根直線。但是，人們還可以考慮和實時間成直角的另壹個時間方向。這叫做時間的虛方向。在時間的虛方向，不必要任何形成宇宙開端或終結的奇點。
在虛時間裏，沒有科學定律在該處失效的奇點，也沒有人們需要在該處乞求上帝的宇宙邊緣。宇宙既不創生也不毀滅結束。它就是存在。
也許虛時間才真正是真實的時間，而我們稱為實時間的僅是我們的想象。宇宙在實時間裏各有壹個開端和終結。可是在虛時間裏，不存在奇點或邊界。因此，也許我們稱為的虛時間是真正更基本的，而我們叫做實時間的，只不過是我們發明的觀念，用來幫助自己描述我們認為的宇宙的樣子。
基帕·索恩
宇宙如何終結存在兩種基本理論。壹種是開放宇宙的觀念，它會繼續演化，不會突然終止；事情僅僅是緩慢下來，並且按照熱力學第二定律到達熱死。另外壹種是閉合宇宙的觀念，它會停止膨脹，而且會向自身坍縮回來，這有時被稱作大擠壓，像是大爆炸，只不過在時間上顛倒過來就是了。
詹姆·哈特爾
虛時間中的詞“虛”不是指想象：它是指數學中非常古老的觀念，也就是虛數，譬如-1的平方根，理解這壹點非常重要。對於壹位給定的觀察者，空間和時間當然是可區分的：我們用尺來測量空間，用鐘表測量時間。愛因斯坦和赫爾曼·閔可夫斯基在本世紀初指出，不同的觀察者的空間和時間概念，只不過是同壹個統壹的空間——時間觀念的不同方面。空間——時間是四維空間幾何，它有某些類空間的方向和某些類時間的方向。所以就壹定意義上來講，在那裏空間和時間概念仍是可以區分的。
盡管那種觀念具有巨大威力，在統壹這些概念方面仍然可以走得更遠些。如果妳用虛數來測量時間方向，那妳就得到了空間和時間之間的完全對稱，這在數學上是非常美妙和自然的觀念。無邊界設想就是利用這個數學的單純化，導致所有可能的宇宙的初始條件中的最簡單的理論。
但是，人們不應認為日常經驗中可以直接體驗到虛時間。它是壹種用來表達物理方程式的美麗的數學觀念，同時在此情形下，它是壹個解釋宇宙初始狀況的特殊設想。
當·佩奇
霍金的奇性定理指出，愛因斯坦的廣義相對論和壹定的觀測相結合，意味著宇宙在開端處必須有壹個奇點。如果妳向時間過去回溯，到達某壹點就不能再過去了。我們通常將此視為時間的起點。
這擾亂了許多假定宇宙為無限古老的人。霍金的思想指出宇宙有壹個開端，有人覺得，這符合創世紀所描述的宇宙在時間中創生；雖然其他神學家說，上帝創世並不見得就發生在我們的時間裏。
上帝也許可以創生壹個無限宇宙，但是霍金的思想隱含著時間有壹個開端。現在，我們當然知道，愛因斯坦理論在非常接近於那個開端處不能成立。所以我們知道，該理論本身在那裏失效。那就引起了這樣的可能性：即也許宇宙是無限古老的，或者也許是別的什麽樣子的。
現在許多人——包括我自己以及我認為連霍金都覺得時間概念本身在接近開端處失效，因此談論開端之前是什麽並沒有意義：在此之前是否有無限的時間呢？還是只有有限的時間？宇宙是否有壹個時間上的絕對開端呢？由於時間觀念本身在這些極早的時刻並沒有多少意義，所以那些問題有些是沒有什麽意義的。我們能肯定的是，就我們所知，時間有壹個開端，可是這開端有壹個點，壹旦超過那壹點，我們標準的時間概念就失效。
在哈特爾——霍金的無邊界設想中，宇宙開端的方式是：時間的行為非常滑稽：在技術意義上時間是虛的。這樣時間沒有邊緣，妳似乎有壹個地球的表面。譬如說妳從北極出發，沿著經線往外走。這些經線的確從北極散開，北極是完全規則的。
這就是霍金的宇宙圖像：這個虛時間既沒有開端也沒有終結。它沒有必要永遠前進。它是有限的，如同地球只有有限的面積壹樣。在地球上不可能永遠繼續向北走下去。由於妳可以走到最北的壹點，在某種意義上，妳會走到盡頭。但在另壹種意義上，在那裏並沒有真正的終點。
因此，霍金說，宇宙在開端處沒有邊界，所以宇宙是壹個自足的整體。他還論斷道，上帝實在沒有必要去啟動宇宙：宇宙能夠自身存在那裏，不需要上帝去創造它。
史蒂芬·霍金
許多人相信，上帝允許宇宙按照壹套定律來演化，上帝並不幹涉演化的過程促使宇宙觸犯這些定律。然而，仍然需要靠上帝去卷緊發條並選擇如何去啟動它。只要宇宙有壹個開端，我們就可以設想有壹位造物主。但是，如果宇宙確實是完全自足的，那還會有造物主的存身之處嗎？
當·佩奇
還會有造物主的存身之處嗎？上帝是否創造宇宙的問題和宇宙是否有邊緣並沒有直接關聯，盡管許多人認為是相關的。它們實際上是不怎麽相幹的。
例如，我在壹張紙上畫了兩條線。這條直線有兩個端點：如果我想象時間以那種方式前進的話，則妳可把這壹個端點稱為起點，那壹個端點稱為終點。如果時間沿相反方向前進，則情況就變相反，這壹個端點稱為終點，那壹個端點稱為起點。妳可將此當成宇宙的壹個模型，壹個具有開端和終結的宇宙。
這個圓圈表示另壹個宇宙。當時間前進時，在某種意義上存在壹個最早的時刻；可是如果妳沿著這圓圈的線，該線沒有終點，它只是不斷圍繞著。
但是，我自己畫了這些線，所以在某種意義上而言，我創造了它們。但是它們是否有開端或終結，對我是否創造了它們的問題毫無影響。
我認為宇宙的情形是類似的。在霍金的舊模型中，宇宙具有壹個開端，也許還有壹個終結。新模型更像這沒有開端和終結的圓圈。在某種意義上它有個最左的端點；這樣妳能說有某種像是最早時刻和最晚時刻的東西。但是，就更技術性的意義來說，既不存在開端也不存在終結。而且這兩種都可以由上帝來創造。我們必須先有信仰，才能問它是否由上帝創造的問題。這是科學既不能證實也不能證偽的事體。
我想，霍金在他的書中小心避免公開直截了當地說沒有上帝。他僅說：還會有造物主的存身之處嗎？然而我想他希望人們從這裏得出何種結論是十分明顯的。