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最小时间单元大于“普朗克时间”

物理学家在聚精会神地研究时间结构,对时间概念的理解影响了量子力学和量子哲学的进展,自然科学研究者关注时间的量子物理学含义,社会科学研究者重视时间哲学的意义。理论上的时间概念可以分为无限微小的间隔,最小的时间间隔是被广泛认可的普朗克时间概念,大致上等于10的负43次方秒,最小的极限间隔意味着在两个物理事件之间不能分为比普朗克时间更小的时间单元。

物理学家力求打破常规,给出物理学意义的最短时间单元,实际上比普朗克时间高了几个数量级,物理学家试图找到最小的时间单元,从而改变量子力学的基本方程。量子力学在非常微小的尺度上描述了所有的物理系统,最短的时间单元概念将改变物理学家对量子力学系统的描述。加拿大滑铁卢大学和莱布里奇大学的米尔·法伊萨,埃及亚历山大大学的·M·卡里,莱布里奇大学的索尔亚·达斯走出了时间的“迷魂阵”,他们在《欧洲物理杂志C》发表了题为“从最小的不确定时间取得时间晶体”的研究论文。

普朗克时间极其短暂,还没有一位物理学家在实验室条件下直接检测到最短的时间单元,目前的最精确测量实现的最小时间间隔大约为10的负17次方秒,在“时间深井”的最低点不能再下降了。很多的物理理论支持了普朗克时间的存在,这些理论以不同方式接近了量子引力领域,诸如:弦理论、圈量子引力和扰动量子理论。不同研究路径的理论出现了共同点,人们不能测量比普朗克长度更短的长度单元,不能测量比普朗克时间更短的时间单元。

普朗克时间被定义为光在真空经过一个单位普朗克长度所耗用的时间。最近的几个理论启发和鼓舞了一些科学家研讨时间结构的信心,科学家在时间的连续性和间断性的问题上存在长期的争议。法伊萨解释说,研究小组认为,时间在本质上可以分割,他们设想了时间检验的方法。有一种可行的检验方法,对一个氢原子的自发辐射率进行测量,与未经修正的方程式相比,经过修正的量子力学方程预测了某种微小不同的自发辐射率,微小差异的辐射率在不确定性幅度之内,经过修正的预测效应可通过粒子和不稳定原子核的衰变率得以表现。

以对氢原子自发辐射率的分析为基础,研究小组估计,最小的时间单位可能比普朗克时间高出了几个数量级,但不比特定的数值更大,以前的实验确认了一些特定的数值。深入的实验可能降低之前测定的最小时间单位,或确定最小时间单位的精确值。对量子力学基本方程的修正意味着修正时间的已有定义。研究小组认为,可以把时间结构看成由“时间颗粒”组成的晶体,好像晶体结构由晶粒组成,“时间颗粒”分离相互,有规则地重复时间的“晶粒”,而时间连续性和不连续性的争论有了更多的物理学解释。

在更宽泛的哲学层面上,极微小的时间“碎片”表明了时间可分割的本质,时间连续性的哲学概念受到了很大挑战,在人们的日常观念和哲学思维中,“流水”一般的时间连续概念仅是大脑的幻象。法伊萨解释说,物理概念的宇宙好像一部电影、一部动画片,电影胶片上实际上刻录了多幅静态的图像,经过电影工厂的“流水作业”,通过荧屏创造了流动性图像的幻觉,如果仔细地检测流动性图片的“定格”,那么人们会发现,动态图像实际上由一幅幅静态的图像构成,人们在现实世界沉淀的意识以图像的流动性为错觉,这是时间间隔太小带来的幻觉。数学结构的时间在“人眼”尺度上表现为连续性,在普朗克概念的微小世界,时间处于间断和离散的状态。

科学小组的时间概念似乎印证了不切实际的柏拉图哲学,物理现实在自然本质上似乎接近柏拉图的哲学观念,古希腊哲学家柏拉图提出过一个观点:真正的现实独立于感觉。人们感觉的世界不同于真实的世界,“跟着感觉走”的思维习惯时常让人们做出了错误判断,比如:或者高估、或者低估一个事件的意义和一个人的价值。法伊萨不完全赞成柏拉图的哲学观念,他们的时间哲学不同于柏拉图理想化的现实主义,三位科学家不是证明理念世界的存在,而是从实验上证实最小时间单元的存在。一百位哲学家有一百种哲学理论,而科学假说和科学实验检测了正确和错误的时间哲学。