时辰费事

一直以来，物理学家齐在起劲暴露一个问题：时辰究竟是什么？这种疑忌并非玄学上的吹毛求疵；相背，这个问题正处在科学中一些最深刻、最辣手问题的中枢位置。

当代物理学依赖于不同但又同等蹙迫的表面框架：其中之一是爱因斯坦（Albert Einstein）的广义相对论，它姿色了像行星这么的宏不雅天体的引力作用偏执通顺规定；另一个是哄骗了原子与粒子的微不雅世界的量子力学；在更宏不雅的圭臬上，天放学标准模子姿色了所有这个词这个词天下的出身与演化。它们齐离不开时辰，却又以相互不相容的神气对待时辰。

当物理学家试图把这些表面统一进归拢个框架时，时辰时常以出东谈主意象、致使会形成虚浮的神气呈现：未必它会被拉伸；未必它会变慢；未必它致使会绝抵消灭。

相对论是对咱们平日时辰直观的第一次首要打击。它标明时辰并非普适一致：时辰荏苒的快慢取决于引力与通顺状况。两个相互相对通顺的不雅察者，会对哪些事件是同期发生的产陌生歧。于是，时辰变成了一种“有弹性”的东西，与空间共同交织成了四维“时空”。

量子力学让情况愈加离奇。在量子表面中，时辰并不是表面需解释的对象，而是被平直预设的。量子力学方程姿色系统如何“相对于时辰”演化，但时辰自身仍是一个外皮参数——一个置于表面以外、作为布景存在的“时钟”。

当物理学家试图在量子层面姿色引力时，这种不匹配就会变得尤为猛烈。而“在量子层面姿色引力”这一步对发展物理学家馨香祷祝的“万物表面”至关蹙迫——这种表面旨在把主要的基本表面统一起来。但在很多构建万有表面的尝试中，时辰作为一个参数竟会从基本方程中统统消灭：天下看起来像被“冻结”了一样，只可用不触及“变化”的方程来姿色。

这一费事被称为“时辰问题”，于今仍是通向统一表面最毅力的不容之一。尽管天放学与粒子物理学已获得巨猛进展，但咱们仍无法领路地解释时辰为何会流动。

如今，一种相对较新的物理学旅途入手给出令东谈主诧异的谜底。它竖立在一种被称为信息论的数学框架之上，该框架是由香农（Claude Shannon）在20世纪40年代发展起来的。

熵与时辰之矢

当物理学家试图解释时辰为什么有标的时，时常会借助一个想法——熵。热力学第二定律指出，无序倾向于加多。举例，一个玻璃杯不错落地摔成碎屑、变得一团糟，但这些碎屑不会自愿地跃回原位、重新拼合。往日与将来之间这种不合称，时常被视为“时辰之矢”。

这一想想影响极其长远。它解释了很多流程为何不可逆，包括为何咱们牢记往日，却不牢记将来。若是天下以低熵状况开端，并在演化中变得越来越凌乱，这似乎就能解释时辰为何上前流动。但熵并弗成绝对搞定时辰问题。

起首，在最基础的层面，量子力学的方程并弗成折柳往日与将来。唯有在咱们接洽多数粒子偏执统计活动时，时辰之矢才会涌现出来。这又引出了更深的一个问题：为什么天下来源会处在如斯低熵的状况？从统计学上说，一个天下领有高熵状况的神气比低熵多得多——就像让一个房间变乱的设施远多于让它保握整洁的设施。既然低熵在统计上如斯“不太可能”，天下为什么偏巧从这么一个生僻状况入手呢？

信息立异

往日几十年里，物理学界悄然发生了一场长远的立异。信息曾被作为一种抽象的记账器用，用来跟踪状况或概率；如今它越来越多地被视为一种自身就具有物感性的量，就像物资或辐射那样。熵预见的是存在若干种可能的微不雅态；而信息预见的是物理互相作用如何厌世并记载这些可能性。

这种转动并非一蹴而就，而是在热力学、量子力学与引力的交织处，围绕一系列费事而渐渐浮现的：当咱们把信息只是作为数学对象来处理时，矛盾便入手出现了。

最早的轻佻之一出刻下黑洞物理学中。当霍金（Stephen Hawking） 标明黑洞会辐射出热辐射时，一个令东谈主不安的可能性随之出现：落入黑洞的一切信息，齐可能以“热”的体式持久丢失。这个论断与量子力学相破坏，因为量子力学要求信息必须齐备保存。

为了搞定这一矛盾，物理学家不得不面临一个更深层的事实：信息不是无伤大雅的“附加项”。若是咱们要给出一个包含量子力学在内的、对天下的齐备姿色，信息就弗成“说没就没”，不然就会动摇物理学的根基。这一默契带来了长远的成果：东谈主们渐渐明晰，信息具有热力学代价——抹除信息会耗散能量，而存储信息则需要物理资源。

与此同期，引力与热力学之间也浮现出令东谈主诧异的关联。参议标明，爱因斯坦的方程不错从热力学道理中推导出来，而这些道理把时空几何与熵和信息平直关联在一起。在这种视角下，引力的活动并不统统像一种基本力。

相背，引力看起来更像物理学家所说的“涌现”更生——一种从更基本的基本因素中涌现出来、合座效应大于部分之和的更生。以温度为例：咱们齐能感受到温度，但在最基本的层面上，单个粒子并莫得温度。温度并不是一种基本属性；它只会在多数分子共同通顺时，作为一种合座性质涌现出来。

相同，引力也不错被姿色为一种从统计流程涌现的更生。一些物理学家致使提倡，引力自身可能从信息中涌现出来——它反应了信息是如何漫步、编码与处理的。

这些不雅点促使咱们进行一次激进的视角转动：与其把时空视为第一性的、把信息作为“存在于时空里面”的东西，信息冒昧才是更基本的因素，时空自身反而可能由信息涌现而来。基于这一齐线，莱顿大学的物理学家Florian Neukart探索了一个框架：时空自身充任信息的存储介质——而这会对咱们如何长入时辰产生蹙迫影响。

在这种设施中，时空并非如相对论所示意的那样统统光滑，而是由龙套的单位组成；每个单位记载穿行其中的粒子与花式佩戴的量子信息的才智齐是有限的。这些单位并不是在狡计机里的数字比特，而是承载量子信息的物理载体，能够保留往日互相作用的“操心”。

长入它们的一个有用神气，是把时联遐想成一种由轻细、佩戴操心的“单位格”组成的材料。正如晶体的晶格会“保存”往日形成的症结，这些微不雅时空单位也能保留穿过它们的互相作用思绪。它们并不是粒子物理学标准模子所姿色的经常道理上的粒子，而是一层更为压根的物理结构；粒子物理学是在这层结构之上运作，而不是用来解释这层结构的。

这带来一个蹙迫推行：若是时空会记载信息，那么它此刻的状况不仅反应当下存在什么，也反应此前发生过的一切。资格过更多互相作用的区域，会佩戴与资格较少互相作用的区域不同的信息钤记。在这种不雅点下，天下并不单是把不朽不变的定律施加于赓续变化的状况之上、从而演化。它会记取。

一个会记载的天下

这种“操心”并非隐喻。每一次物理互相作用齐会留住信息思绪。尽管量子力学的基本方程不错在时辰上上前或向后运行，但确切的互相作用却从不会孑然发生：它们不可幸免地触及到周围环境，把信息向外裸露，并留住对于发生过什么的握久记载。一朝这些信息扩散到更浩繁的环境中，要把它归附，就不仅需要“取销”某个单一事件，还必须取销它一起形成的每一次物理改动。在履行中，这是不可能作念到的。

这便是信息无法被抹除、落空的杯子也不会重新拼合的原因。但其中更为长远的含义是：岂论是在原子碰撞照旧星系形成的圭臬上，每一次互相作用齐会在天下结构中写下某些持久的东西。

在这一视角中，几何与信息被发现是深度贯串的。Neukart在参议中标明：时空如何迤逦不仅取决于质料与能量——正如爱因斯坦所揭示的那样——也取决于量子信息（尤其是纠缠）的漫步神气。纠缠是一种量子流程，它以高明的神气把空间中相距辽远区域的粒子关联在一起，使它们即便相隔甚远也能分享信息。而这些信息性的聚会，会对物资与辐射所资格的“有用几何”作出孝敬。

从这一角度看，米兰app官方网站时空几何不仅是对某一时刻“存在什么”的回答，也会回答“也曾发生过什么”。那些记载了多数互相作用的区域，平均而言更倾向于呈现出更强的时空迤逦（也便是更强的引力效应）；而记载较少互相作用的区域则相对较弱。

这种重塑会玄妙地改动时空的脚色。时空不再只是事件伸开的中立舞台，而是一个积极的参与者：它存储信息，敛迹将来的能源学流程，并塑造新的互相作用如何发生。于是，一个更深的问题当然浮现：若是时空会记载信息，那么时辰是否可能并非一入手就被作为前提“假定进去”，而是从这种记载流程自身涌现出来？

从信息中涌现的时辰

最近，Neukart把这一信息视角进一步延迟到时辰自身。他不再把时辰视为一个基本的布景参数，而是标明：时辰的先后要领是从不可逆的信息印刻中涌现出来的。在这种不雅点中，时辰不是被东谈主为地加进物理学的东西。它之是以出现，是因为信息会在物理流程中被写入，况兼在已知的热力学与量子物理定律之下，不可能在全局限制内再被绝对“反写”且归。这个主义很爽气，却道理长远。

每一次互相作用——举例两个粒子的碰撞——齐会把信息写入天下。这些钤记会赓续积蓄。由于它们无法被抹除，是以它们便界说了事件的当然排序：较早的状况领有更少的信息记载，较晚的状况则领有更多。

量子方程并不偏好时辰的任何一个标的，但信息扩散的流程却有。一朝信息扩散开来，就莫得一条物理旅途能回到信息仍然局域、尚未扩散的状况。因此，时辰要领根植于这种不可逆性之中，而非方程自身之中。

在这一视角下，时辰并非寥落于物理流程而存在；它是一经发滋事件的积蓄记载。每一次互相作用齐会加多一条新的记载，而时辰之矢反应的恰是这份记载只会增长这一事实。

将来之是以不同于往日，是因为天下中对于往日的信息，总会多于它所能领有的对于将来的信息。这就解释了为什么时辰具有标的，而无需依赖特殊的、低熵的运行条款或地谈的统计论证。只消互相作用赓续发生、信息被不可逆地记载下来，时辰就会上前鼓励。

极度想的是，这种积蓄的信息钤记冒昧会带来可不雅测的成果。在星系圭臬上，残留的信息钤记会暴露得像一个极度的引力重量，在不引入新粒子的情况下塑造星系的旋转。事实上，所谓“暗物资”这一未知物资之是以被提倡，恰是为了解释：星系及星系团的旋转速率比仅靠可见物资的质料所能允许的更快。

在信息图景中，这种极度引力并非来自不可见的暗物资，而是来自这么一个事实：时空自身记载了漫长的互相作用历史。积蓄了更多信息钤记的区域，对通顺与曲率的响应更强，从而有用增强其引力。恒星绕行更快，并不是因为有更多质料存在，而是因为它们穿行的时空佩戴着更“千里重”的、对于往日互相作用的信息操心。

从这一不雅点开赴，暗物资、暗能量以实时辰之矢，冒昧齐源自归拢个更深层流程：信息的不可逆积蓄。

测试时辰

但咱们真的能进修这一表面吗？对时辰的探讨常被评价为“玄学而非科学”。由于时辰与咱们姿色变化的神气牢牢交织在一起，是以咱们很容易合计任何重新想考时辰的尝试齐只可停留在抽象层面。然则，信息论旅途能给出具体瞻望，并平直关联到咱们不错不雅察、建模、并在某些情况下进行实验探伤的系统。

黑洞提供了一个自然试验场，因为它们似乎示意信息被抹除了。在信息框架下，这一破坏可通过这么的毅力来化解：信息并未被残害，而是在突出视界之前就已被印刻进时空之中——黑洞把它记载了下来。

这对时辰有蹙迫含义。当物资向黑洞陨落时，互相作用会增强，信息的印刻也会加快。由于信息仍在握续被写入，时辰在局部仍会连续上前鼓励——即便在视界近邻，经典道理上的空间与时辰想法入手失效，况兼对远方的不雅察者而言，那边的流程似乎会变慢，致使像是冻结。

当黑洞通过霍金辐射挥发时，积蓄的信息记载并不会消灭；相背，它会影响辐射的放射神气。辐射应当佩戴一些玄妙迹象，反应黑洞的历史。换句话说，向外的辐射并非统统立时；它的结构会被先前记载在时空中的信息所塑形。探伤这些迹象仍超出现存工夫，但它们为将来的表面与不雅测使命提供了一个明确计议。

相同的道理也不错在更小、更可控的系统中探索。在量子狡计机的实验室实验中，量子比特不错被视为有限容量的信息单位，就像时空单位格一样。一经有物理学家展示：即便基础的量子方程是可逆的，信息被写入、扩散与检索的神气也能在实验室里生成一种“有用的时辰之矢”。这些实验让物理学家能够在不依赖天放学或天体物理系统的情况下，测试信息存储厌世如何影响可逆性。

对归拢框架的延迟还标明：信息印刻并不局限于引力，它可能在当然界所有这个词基本力中剖析作用，包括电磁力与核力。若是确切如斯，那么时辰之矢最终应当不错追想到所有这个词互相作用记载信息的神气，而不单是是引力互相作用。要进修这少许，就需要在不同物理流程中寻找可逆性或信息归附的极限。

概括来看，这些例子标明，“信息时辰”并不是一种抽象的重新讲明：它用归拢种物理机制把黑洞、量子实验与基本互相作用聚会起来；跟的确验限制赓续扩大，这种机制不错被探索、被敛迹，况兼在原则上可能被证伪。

时辰到底是什么

对于信息的这些主义并不会取代相对论或量子力学。在平日情况下，信息时辰与时钟测得的时辰高度一致。对绝大多数内容用途而言，咱们闇练的时辰图景运作得极好。互异会出刻下传统姿色本就衣衫不整的那些情形中。

在黑洞视界近邻，或在天下起首的时刻，把时辰视为光滑的外皮坐标的老例不雅念会变得笼统不清；相背，只消互相作用仍在发生、信息仍被不可逆地记载，信息时辰就依然有清雅无比界说。

这一切冒昧会让你入手追问：时辰究竟是什么。这么的转动也重新界定了那场由来已久的争论：问题不再是时辰是否必须被预设为天下的基本因素，而是它是否其实反应了一个更深层的潜在流程。

在这种视角下，时辰之矢不错从那些记载信息且无法被“取销”的物理互相作用中当然涌现。于是，时辰不再是一个超然于物理学以外的高明布景参数；它是天下通过自身能源学在里面握续生成的东西。时辰最终冒昧并非履行的基本组成，而是由更基本的因素——举例信息——所涌现。

这一框架究竟会成为最终谜底，照旧通往更深表面的一块叩门砖，仍有待不雅察。与基础物理学中的很多想想一样，它的成败取决于它能在多猛进程上把表面与不雅测贯串起来。但它一经指向了一种令东谈主详确的视角转动：天下并不单是存在于时辰之中；时辰是天下赓续写入自身的东西。

#创作团队：

原文：Florian NeuKart

#参考来源：

https://theconversation.com/is-time-a-fundamental-part-of-reality-a-quiet-revolution-in-physics-suggests-not-273841

https://www.mdpi.com/2218-1997/12/1/2

https://doi.org/10.1016/j.aop.2025.170044

#图片来源：

封面图&首图：Iffany / Pixabay