时间理论

科学家霍金从牛顿和爱因斯坦的理论中综合并发展出了迄今为止最可行的时间模型。

牛顿的时间与空间分离，就像一条从过去到未来的直线。图片：《宇宙简史》/斯蒂芬·霍金

在书中“数学原理“牛顿于 1687 年发表的《时间与空间》将时间和空间描述为事件发生的背景，而时间无法影响这些事件。

牛顿时间是线性的，一条从过去延伸到现在的直线。然而，如果真是这样，那么宇宙一定是在某个时刻诞生的，为什么要等这么久，几乎无限长地等到那个时刻呢？换句话说，“上帝在创造宇宙之前做了什么？”霍金写道。

具体来说，如果时间是线性的，为什么宇宙中的万物并非都达到热平衡，所有物体的温度都相同？例如，如果将一杯热水放在房间里，在某个时刻，这杯水的温度会等于室温。霍金在他的著作《果壳中的宇宙》中谈到牛顿时间时提出了这些问题。

德国哲学家伊曼纽尔·康德认为，这是“纯粹理性的二律背反”，无法解决。然而，如果我们考虑爱因斯坦的广义相对论，将时间与空间的三个维度结合起来，形成所谓的“时空”，这些问题就会迎刃而解。

在爱因斯坦的理论中，时空并非独立于事件，而是实际上参与了事件。任何有质量的物体都会弯曲其周围的时空，从而产生引力效应。这种特性可以形象地理解为一个球放在一个代表时空的橡胶垫上。由于球的重量，它会压缩周围的“时空”。不改变时间就不可能弯曲空间。

因此，根据广义相对论，时空与宇宙是相互联系的。霍金在书中也承认，时间“有始有终。询问时间开始之前发生了什么以及时间结束之后会发生什么是没有意义的，因为时间本身是不确定的。”

时间是梨形的。图片：《宇宙简史》/斯蒂芬·霍金

霍金从此说道“时间必须有形状“他认为，不仅物体的质量会扭曲时空，其能量也会。时空的扭曲能量会导致光线弯曲并相互靠近。

想象一下，我们有一个光锥，一位观察者站在顶端，凝视着过去（由于来自宇宙中遥远事件的光需要数光年才能到达观察者，所以他或她实际上是在凝视过去）。观察者在光锥中的位置越低，他/她能看到的宇宙极早期星系就越多。

然而，科学家已经证明宇宙正在膨胀，这意味着宇宙一开始时，所有物质必然非常接近，密度也非常高。因此，观察者会看到微波背景辐射沿着光锥向外扩散。

实验证实了这一点。仪器探测到到达地球的特征辐射谱为2.7K（零下270摄氏度），霍金认为，“这意味着辐射一定来自存在散射微波物质的区域”。

基于这些前提，霍金得出结论：过去沿着光锥到达地球的光，被大量物质弯曲了。这些物质足够大，足以使光线弯曲并汇聚在一个点上。

这就是奇点，宇宙大爆炸正是在这里创造了现在的宇宙。霍金认为，这也是时间的起点。因此，时间的形状就像一个梨子，中间鼓起，两端收窄。

霍金还认为，当“恒星或星系在自身引力作用下坍缩形成黑洞”时，时间将会终结。

据VNE报道