科學家認為：當溫度達到零下273.15度，時間將停止流動

想象一下一個所有東西都完全靜止的世界 不只是沒有人在動 甚至連原子都是靜止狀態 這不是什麼詩意的比喻 也不是哪部科幻電影裏的場景 而是物理學一直試圖探索的極限 一個被稱作絕對零度的理論極限溫度 絕對零度是溫度標準的最底端 在這個極限下 所有物質的熱運動理論上應該會完全停止 這就引出了一個非常有趣的問題 如果物質真的完全靜止了 那時間是不是也會跟着停下來呢 我們平常總是理所當然地覺得 時間就是一直在流動的東西 它就像是人生舞臺後面的背景 所有事件與故事都是在這個背景下展開的 可是如果把世上一切的動作都抽掉 那這個時間的流動本身是不是也會跟着消失 如果其他東西通通都停止了 那麼時間又會變成什麼樣子呢 現在就讓我們一起來動動腦 來想想看這個問題吧 首先我們先來釐清一下絕對零度到底是什麼 這可是大家在學校一定聽過的名詞哦 絕對零度可不是單純 只是非常非常冷這麼簡單 它是溫度刻度上的最低點 指的是攝氏零下273.15度 也就是零開氏度 根據經典熱力學的理論 在這種溫度下粒子的熱運動應該會完全停擺 換句話說 物質內部將不再有任何混亂震動 甚至也不會有分子互相碰撞的現象出現 不過這裏有一點非常重要 那就是停止並不代表完全消失 在微觀的世界裏 起作用的已經不是我們熟悉的經典物理 而是量子力學的規則 而這套量子規則 有時候跟我們平常對物質或運動的直覺想象 會差得非常遠 即使已經接近絕對零度 粒子還是無法避免會有一點點最低限度的晃動 這種晃動就叫做零點振動 也就是說物質之所以沒辦法真正完全靜止 就是因爲這個現象 那爲什麼說我們永遠無法真正抵達絕對零度呢? 先從熱力學第三定律來看 要讓一個系統降到零開氏度 理論上需要無限大的能量 這樣的能量需求 根本就是物理上不可能實現的事 再來看 根據海森堡的不確定性原理 粒子的位置和動量是不可能同時準確測量的 可是如果我們假設一切都靜止了 那就等於你既知道它的位置 也知道它的動量是零 這樣的狀態 其實就違反了海森堡的不確定性原理 所以說從理論上來看 完全靜止這件事根本就辦不到 因此絕對零度 其實並不是一個可以真正達成的物理狀態 它只是個理論上的極限 一個我們永遠只能無限接近 卻永遠碰不到的終點 時間與原子 我們總覺得時間是種獨立存在 永遠不變的東西 不過實際上 我們並不是在感受時間本身 我們真正能感受到的是變化 鐘擺來回擺動 心臟一跳一跳地跳動 白天慢慢變成夜晚 電子也會在原子的不同能階之間 跳來跳去 從古老的日軌到現代的原子中 其實所有的鐘表都不是在測量時間本身 而是在測量宇宙中那些規律發生的現象 那我們試着想象一下 如果這些運作全都停止了 會變成什麼樣子 這樣的情況就是絕對零度 在那裏粒子的運動將完全停擺 即便是目前最精確的計時裝置 原子鐘也會因此而無法運作 因爲它裏面已經沒有任何能滴答滴答運作的東西了 電子會停在最低的能階上 不再跳躍或變換位置 所有的電子都陷入最穩定的機態 無法再被激發到更高的能量狀態 那麼是不是代表只要運動消失 時間也會跟着一起消失呢 這個問題其實沒那麼單純 就像我們前面提到的 即使在極接近絕對零度的狀態下 運動也並不會完全歸零 最基本的量子波動還是會以最低限度存在着 就好像這個世界上的物質 怎麼樣都不肯讓自己真正完全靜止一樣 而這裏就出現了兩個關鍵性的問題 第一個問題是 時間真的是一個獨立存在的東西嗎 還是說時間只是變化的量尺 也就是拿來表示事件與事件之間間隔的工具 第二個問題是 如果粒子的運動速度變慢 那我們能不能說時間的流動也會變慢呢 一講到靜止 我們通常會聯想到一種完全不動 安安靜靜的狀態 可是在量子力學的世界裏 這種想象會被徹底推翻 就算是最尖端的科學實驗 包括在空間站上進行的那些 成功把物質冷卻到接近絕對零度的極限 也還是無法讓運動完全消失 運動會以另一種形式存在 換句話說 它不再是物體在空間中的移動 而是變成一種概率上的波動 也就是說 在接近絕對零度的超低溫環境裏 雖然粒子幾乎不動 但它們的波函數依然會像是在呼吸一樣 微微震盪 從來不會真正歸零 這種現象 其實在超流態氦的行爲上就可以觀察得到 當液態氦處於 極接近絕對零度的溫度時 它會失去粘性 變成可以毫無阻力 沒有能量損耗的持續流動的狀態 因爲這時候支配氦原子運動的 不是熱能 而是量子波動本身 又或者 我們也可以提到卡西米爾效應 這種效應是指 在真空中兩塊金屬板 即使沒收到外力 也會彼此吸引 原因是量子波動 讓真空中出現了虛擬粒子 就這樣 所謂的量子波動 也可以說是真空本身的顫動 就顯現出來了 即使從外觀看起來 一切好像都靜止了 裏頭其實仍然不斷有東西冒出來又消失 一直在微妙的起伏變化着 明明看起來沒在動 實際上卻一直在動 這就是量子世界的悖論 而這裏 我們前面提到的兩個疑問 又再次浮現出來 如果某個系統裏 仍然有發生變化的可能性 就算那個變化只是概率層級的 我們是不是也可以說 這個系統中依然存在時間呢 那麼如果這種變化的頻率越來越低 會不會時間的流動速度 也會跟着變慢 或許我們可以進一步得出這樣的結論 時間的本質 其實不是來自物體在空間裏的移動 而是來自變化有可能發生這件事本身 只要還存在變化的可能 即使一切靜止不動 時間也依然在悄悄流動着 我們都知道 當接近光速移動時 時間的流動會變得越來越慢 這不是理論上的猜測 而是被實際證明過的事實 是愛因斯坦的相對論所預測的現象 對於站在外部的觀測者來說 一個以高速移動的系統裏 時間看起來是變慢在走的 不過對於在那個系統裏移動的觀測者本人來說 時間卻是如常流逝 沒有任何異樣 換句話說 他本人根本感覺不到時間變慢這回事 也就是說 時間的流動其實不是絕對的 它是相對的 會根據你站在哪個角度來觀察而改變 光速是個我們無法真正抵達的極限速度 但越是接近光速 時間就越會被拉長得更明顯 那如果絕對零度 其實就是這種極限的溫度板 那會怎麼樣呢 畢竟無論是零開適度還是光速 本質上在物理定律中都被認爲是無法到達的極限 而且當我們越靠近這兩個極限時 會觀察到類似的現象 也就是一切變化的速度變得越來越慢 在極低溫的環境下 原子的活動變得越來越緩慢 利用光學原子鐘來測量時 我們可以發現 當物質被冷卻到極限時 電子的躍遷頻率也會跟着下降 簡單來說 時間的滴答會變得越來越稀疏 即使時間這個物理概念沒有真正消失 但就像是被凍在果凍裏一樣 所有事件的發生都變得又慢又拖延 換句話說 無論是溫度的極限 還是相對論中的速度極限 它們都會讓物質失去快速變化的能力 也讓我們對正常時間流逝的感受逐漸消失 不過 我們必須清楚理解 冷卻造成的時間變慢 跟相對論所說的時間變慢 其實是兩種完全不同的機制 在冷卻的情況下 是因爲物質的物理活動整體變慢了 而在相對論裏 則是整個時空座標中的時間本身被拉長了 換個角度說 即使在超低溫的狀態中 時間仍然照常前進 只是裏面已經沒什麼東西還在動了 相對之下 在高速移動的狀況下 使事件與事件之間的間隔本身被壓縮 變短了 所以 就算溫度降到零開十度 時間這個東西也不會真的消失 但它會失去實際的操作意義 因爲只要不再有任何過程發生 那就沒有東西可以拿來比較 也沒有東西可以被測量 即使萬物都靜止 時間這個結構依然會以某種形式存在 就像背景一樣 潛伏着未來變化的可能性 說不定 在這種極端的條件下 時間和空間也不再是彼此獨立的概念了 它們會融合成像一整塊布料那樣 彼此交織 無法區分彼此 而這個宇宙的最根本結構 或許就是由這塊量子層級的時空布所構成的 即使表面上看起來一切靜止不動 宇宙的深層裏仍然充滿着量子泡沫不停冒出 那些是幾何與能量的微小波動 永遠不允許一切完全靜止 或許 時間之所以不會消失 是因爲它的本質和空間根本無法切割分離 即使進入極限的低溫 即使所有物質靜止不動 現實世界的脈動依舊不會停下來 絕對零度不是宇宙的終點 它只是宇宙所經歷的一次極致的暫停時刻 而就在這片暫停之中 某種微弱的可能性依然還在默默地呼吸着 如果一切都停止了 時間也會停止嗎 絕對零度其實就是一道分界線 我們可以無限接近它 但永遠無法真正跨越過去 那是個連我們熟悉的運動與生命活動 都會消失的極限溫度 不過 就算看起來彷彿萬物都靜止了 其實並不是所有東西都真的停下來了 基本的自然作用力仍然持續運作 電子也不會突然掉進原子盒裏 空間本身也依然存在 並沒有消失不見 像是量子波動這種現實中微小的脈動 即使我們感覺不到 它還是默默地持續存在着 正因爲這樣 即使整個世界看起來完全靜止 時間也不會就此消失 時間或許會慢到極限 節奏可能會變得陌生 但只要還有哪怕一點點的變化 一絲脈動 一種相互作用存在 那時間就不會從這個宇宙中抹除 或許 時間其實並不是在流動 它本身更像是一種場域 或是一種結構 只有當發生變化時 它纔會在我們眼前顯現出來 在那種什麼都不存在 真正絕對靜止的狀態裏 唯一留下的 就只有可能性的形態 就像物理學家們常說的 時空補 或是量子泡沫那樣的概念 絕對零度不會讓時間消失 但它有可能會讓時間和空間徹底融合 變成無法分割的一體存在 只要有一點點的脈動 一絲絲的能量火花 時間就會再次開始滴答滴答 回到我們熟悉的節奏