深层分析时间的本质，我们对时间的传统认知瞬间土崩瓦解！

leon0880

俗话说：被盯着的水壶永远烧不开水（意思是着急看着它也没用，事情不会因你着急就会进展的快），而一场无聊的大学讲座似乎比一辈子都久，但是周末和寒暑假好像还没开始就已经结束了。

我们对时间的感觉取决于对其关注的程度，我们有专注于计算每分每秒的内部时钟及神经处理器。在我们的一生中有许多的记忆层，对它们排序也就感知了时间的流逝。而我们时常出错的时间感受来自于大脑中视觉图案的变化。

但那只是一种感觉，一秒就是一秒，一个世纪就是一个世纪，一个精确的时钟总是跳动同样的次数，但事实不是这样的。

钟表只是物质的一种组成，指针的每次跳动也只是微小亚原子元素间无数作用的结果。旋转的齿轮由金属晶格中振动的原子组成，它们被轨道上闪烁的电子所限制，而电子又是由持续运动的夸克组成的质子所维持，所有这些运动导致了连贯而持续的时间膨胀。

但是时钟中某个单独部分所感受到的时间与之相同吗？

对原子及原子核来说，它们与时钟的时间是一样的，但即使是世界上最精确的原子钟每天也会慢十亿分之一秒。时钟中所有的原子感受到的一秒是一样长的，但是其中的夸克和电子呢？我们对时间的传统观念会瞬间土崩瓦解！

为什么这样说？因为运动！

很显然，时间的流逝基于运动。物体相对你运动得越快，你会看到它的时钟走的越慢，以光速运动的粒子没有时间流动，它的时钟是停止的。

原子中的电子和夸克以极高的速度运动着，所以它们所感受到的时间与原子自身的截然不同，从某种意义上讲，基本粒子本质上是没有时间的，时间的流逝只在这些粒子被束缚于物质中时才出现，原子的时间流逝与其内部的不一致。

时间取决于运动，反过来也说明了光速运动的粒子没有时间，以及拥有质量与历经时间存在本质联系。

设想一个时钟由两面镜子及一个在之间运动的光子组成，光子的一个来回代表时钟走一次，时钟走的快慢取决于光速及两面镜子之间的距离。在时钟相对我们移动之前，时钟速率一定，时间流动平缓。

如果将镜子朝一侧移动，在我们看来，光子的路径变成了一个更长的斜线。但是有一个不变的事实，那就是光速是不变的，所有观测者都会看到光子以相同的速度运动，不管他们自身速度如何（也就是光速恒定，举个简单例子，你以5米/秒的速度奔跑，我看到你身上发出的光的速度不是光速+5米/秒，仍旧是光速），这并不是直觉或猜测，而是经过科学精密验证过的。

明白这点，再回过头来看那个时钟，在我们看来，光子需要更久的时间进行一个来回，因为它需要走更远的距离，而其速度不变。因此在我们看来，运动的光子钟好像比相对我们静止的光子走得慢，因为我们旁边的时钟以正常的速度在走。但是某个跟随那个光子时钟一起运动的人则认为他的钟速度正常。

这种现象就是爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀，这也是已经被严密论证过了，而不是一种思想实验！

问题来了，如果光子钟以光速运动会怎么样呢？

随着速度的增加，光子能够到镜子所要走的距离也越来越远，在速度达到光速时，这一距离将变得无限大，在我们看来，光子永远无法再次抵达镜子，光子钟也就不会再走，时间静止了！

顺便提一下，同样的道理也可以用来说明加速系中的光子钟，比如在火箭上的光子钟会比非加速系中的钟走得慢，加速系中光子运动的总距离要大一些，因为上面镜子原理上升光子的速度要大于下面镜子赶上下降光子的速度，时钟因此变慢。

但是爱因斯坦的等价原则说明，处于引力场中的系统与加速系大致等价，所以所处位置引力场越强，时钟必然走得越慢，这就是广义相对论中的引力时间膨胀。

如此看来，那个奇怪的光子钟例子与真正的时间与物质有什么关系呢？如果光子钟有这样的特性，那么光子盒也一样，它们其实是一样的。在一个高速运动的光子盒中，其内部粒子与墙壁碰撞所走的距离比静止的光子盒要大。这里需要注意一点，这与加速光子盒使其获得质量不同，这里说的是一个高速但匀速运动的物体。

而我们知道，原子及其原子核其实跟光子盒差不多，它们都由能以光速运动的物质组成，只不过它们受到了限制。夸克和电子首先被希格斯场限制，之后又被使它们束缚在原子中的力所限制。所以，当一个原子高速经过你时，你会看到它所有内部粒子都变慢了，跟光子钟如出一辙。

在原子内部，时钟的每一步正是其组成粒子及场间相互作用的结果。在场中，其内部组分交换能量，动量及其它属性，也正是这些相互作用维系着整个原子，这些作用发生的速率表示的是原子从一种状态向另一种状态转变的速度，也就是原子衍变的速度。

对于一个高速运动的物体，其内部作用所驱动的衍变发生得越慢，时间也慢了下来。如果运动的够快，那时间就基本不会流逝。

所以，对光速粒子的限制赋予了物质质量，事实上，这一限制，这一充满能量的移动区块正是物质本身。不过如今看来，也正是这一团光速粒子赋予了物质时间。原子通过其内部的衍变而感受到时间，如同我们通过大脑中变化的图像感知时间一样！