时钟

它们的起源是现代物理学中最深刻的问题之一

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日晷和水钟与文明一样古老。机械钟表——以及与之相关的“时钟”一词——可以追溯到13世纪的欧洲。但这些装置所做的一切,自然界早已做到。自转的地球是一个时钟。分裂的细胞是一个时钟。放射性同位素是时钟。因此,时钟的起源不是历史问题,而是物理学问题,而问题就从这里开始。

你可能会天真地认为时钟是告诉时间的东西,但根据现代物理学的两大支柱,时间不是你可以衡量的东西。量子理论描述了世界如何在时间中变化。我们观察到这些变化并推断时间的流逝,但时间本身是无形的。爱因斯坦的广义相对论更进一步,认为时间没有客观意义。事实上,世界并没有在时间中变化;它是一个巨大的静止时钟。这个令人震惊的启示被称为冻结时间问题,或者简称为时间问题。

如果时钟不告诉时间,那么它们告诉什么?一个主要的观点是,我们感知到的“变化”不是时间上的变化,而是宇宙组成部分之间的一种模式——例如,如果地球在其轨道上的某个位置,其他行星也在其轨道上的特定位置。物理学家朱利安·巴伯在去年的基础问题研究所征文比赛的获奖作品中发展了这种时间的关系性观点。他认为,由于宇宙模式,宇宙的每一部分都是整体的一个缩影。我们可以用地球的轨道作为参考来重建其他行星的位置。换句话说,地球的轨道充当了一个时钟。它不是告诉时间,而是告诉其他行星的位置。


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根据巴伯的推理,所有的时钟都是近似的;一个系统的任何一部分都无法完全捕捉到整体。任何时钟最终都会跳过一拍、倒退或卡住。唯一真正的时钟是宇宙本身。从某种意义上说,时钟没有起源。它们一直都在这里。它们使“起源”的概念成为可能。

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