时间是什么？时间之箭：时间的文化、物理、计时和生物学的历史（下）

1907年的物理学

在爱因斯坦的相对论之后，时空是紧密相连。爱因斯坦的前任老师之一、德国数学家赫尔曼·明科夫斯基描述了由此产生的四维实体：尽管空间和时间是相对的，但时空的间隔是绝对的。在1908年的一次演讲中，他宣称：“此后的空间和时间本身注定要淡出阴影，只有两者的一种结合才能保持独立的现实。”

1915年的物理学

爱因斯坦在广义相对论中指出，引力可以扭曲空间和时间。狭义相对论仅适用于以恒定速度运动的物体，而广义相对论涵盖了加速的物体。该理论预测了引力波和黑洞的存在，两者现已通过观察得到证实。

1916年的物理学

爱因斯坦研究出广义相对论方程后的几个月，德国物理学家卡尔·施瓦茨希尔德解决了特定情况下的方程：非旋转球形质量。但是他的解决方案具有令人惊讶的含义：如果将一个物体的所有质量都压缩到一个临界半径之内，将遭受灾难性的、不可阻挡的坍塌，从而产生一个物体可能会逃脱，其引力场是如此强烈，以至于没有光。我们现在将此类对象称为黑洞。

1928年的物理学

为什么时间似乎只向一个方向流动？英国物理学家亚瑟·爱丁顿在《物理世界的本质》中将其称为“时间之箭”。他认为这与熵有某种联系。他写道：“如果我们遵循箭头，我们会发现世界上越来越多的随机元素，那么箭头就指向了未来。如果随机元素减小，则箭头指向过去。那是物理学唯一已知的区别。”

1929年的物理学

美国天文学家埃德温·哈勃使用洛杉矶郊外100英寸望远镜的观测结果表明，星系离地球越远，它离我们越快。这一发现为我们现在所说的宇宙大爆炸模型铺平了道路。宇宙大爆炸模型是一种思想，即我们周围看到的所有物质和能量曾经集中在一个很小的空间中。这意味着宇宙，可能还有时间本身，有一个开始。

1954年的生物学

德国动物学家古斯塔夫·克莱默假设，许多动植物都有一种内部时钟来控制其生物节律。他认为，这与鸟类和蜜蜂似乎用于导航的“太阳罗盘”有关。他的同胞克劳斯·霍夫曼的进一步实验表明，这些“昼夜节律”大约持续24小时，实际上确实有助于鸟类航行。

1964年的物理学

物理学家亚诺·彭齐亚斯和射电天文学家罗伯特·威尔逊在贝尔实验室用无线电天线发现了一种神秘的全天空辉光。这种辐射很快被认为是“宇宙微波背景”，有时被描述为大爆炸的回声。下图为彭齐亚斯（左）和威尔逊及其微波无线电天线。

1967年的物理计时

几个世纪以来，秒被定义为一天的1 / 86,400。但是原子钟是如此精确，以至于揭示了地球自转的不规则性。现在很明显，由于气候和地质过程以及潮汐摩擦，一天的时间略有不同。换句话说，人们发现原子比行星更能使计时器更好，正式定义为铯的特定同位素发生9,192,631,770次振动的持续时间。下图为埃森（右）和帕里于1955年首次使用铯原子钟。

1971年的物理学

当携带相同原子钟的商业客机两次在世界各地飞行，首先向东然后向西飞行，并将相对于地面上的相同钟进行比较时，相对地进行了测试。由此产生的差异，即时间膨胀，很小（不到百万分之一秒），但可以用时钟轻松测量，其结果与爱因斯坦的相对论和特殊相对论相一致。

1972年的生物学

生物科学家们发现了控制昼夜节律的大脑区域。关键结构是视交叉上核（SCN），它处理来自视网膜的有关明暗的信息。后来在小鼠中进行的研究发现，对SCN的破坏会破坏动物的节律，SCN移植可以恢复它们的节奏。

1988年的物理文化

著名物理学家霍金出版了《时间简史》，这本关于时空与宇宙的书畅销惊人。霍金确定了三个不同的“时间箭头”：一个心理箭头（支撑我们对过去的记忆以及我们如何想象未来），一个热力学箭头（熵增加的方向）和一个宇宙学箭头（宇宙大小增加的方向）。奇闻呀 wWW.QiweNya.CoM

1989年的生物学

一位意大利妇女从一个山洞里出来，在洞里度过了130天，没有与外界接触，也没有时钟。实验开始后不久，她的觉醒周期从24小时变为25小时；到最后，它长达36个小时。在130天之后，她估计已经过去了60天。关于我们的身体如何跟踪时间还有很多事情要学习，但是这样的实验表明我们的内部时钟不仅仅是机械钟表的生物学等效物。

2009年的物理学

四位著名的量子物理学家在其具影响力的论文中指出，时间之箭可以用量子力学纠缠来解释。当一个物理系统与周围环境纠缠在一起时，它会越来越接近于平衡，这种单向的演化决定了时间的箭头。

2013年的物理学

研究可能的量子引力理论的科学家们开始怀疑，空间和时间都不是宇宙的基本特性。两位著名物理学家在2013年提出了量子纠缠与虫洞之间的对等关系。在1935年由爱因斯坦和合著者发表的两篇论文之后，这个想法有时被称为ER = EPR。如果是这样，那意味着量子相互作用会缝合时空结构。

2015年的物理计时

由著名美籍华裔物理学家，美国国家科学院院士、叶军（Jun Ye）所领导的团队开发了迄今为止最精确的原子钟。它被称为锶晶格钟，可记录87锶原子的振动，该振动以飞秒（百万分之一秒的百万分之一秒）测量的频率“滴答”。如果从大爆炸那一刻起就一直运行这样的时钟，那么它的得失不超过一秒钟。锶晶格时钟现在被用于探测基本物理学，并可以用作暗物质探测器。下图为叶军实验室的光钟使用冷却的锶原子，在真空室的中心可以看到发蓝色的荧光。

2018年的生物学

挪威生物学家发现，大脑内的细胞网络似乎在将对时间流逝的认识与记忆形成的联系中发挥了关键作用。在大鼠上进行的这项研究表明，与海马体相邻的称为外侧内嗅皮层的大脑区域内的某些细胞群通过“允许海马体存储关于什么，何时何地的统一表示来编码情景记忆。”