我們記得過(guò)去，經(jīng)歷著現(xiàn)在，并不斷地邁向未來(lái)，這就是我們對(duì)時(shí)間的樸素認(rèn)知。科學(xué)家將其描述為：時(shí)間只有一個(gè)維度，它像一支永不停止的箭，我們都身處在這支“時(shí)間之箭”之上，只能從“過(guò)去”到“現(xiàn)在”，然后飛向“未來(lái)”。

自從愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論以來(lái)，“三維的空間”加上“一維的時(shí)間” 所構(gòu)成的“四維時(shí)空”，就成了我們理解宇宙的基本框架。

然而一篇近日發(fā)表在《物理科學(xué)進(jìn)展報(bào)告》上的論文卻提出理論稱，我們可能錯(cuò)了，時(shí)間可能并非之前認(rèn)為的那樣只有一個(gè)維度，而應(yīng)該是有三個(gè)維度。下面我們就來(lái)看看這具體是怎么回事。

這個(gè)理論的核心在于，它把時(shí)間放在了比空間更基礎(chǔ)的位置上。

其內(nèi)容可以簡(jiǎn)單地描述為：在傳統(tǒng)的四維時(shí)空觀里，時(shí)空就像一塊巨大的“畫布”，宇宙萬(wàn)物，從星系到你我，都是畫在這塊布上的“圖案”，而該理論則認(rèn)為，這塊“畫布”本身可能被我們搞錯(cuò)了，實(shí)際上，三維的時(shí)間才可能是真正的“畫布”，而我們所熟悉的三維空間以及其中的物質(zhì)，反而是涂抹在這張時(shí)間畫布上的“顏料”。

那么，這三個(gè)維度分別是什么呢？根據(jù)該理論的設(shè)想，其中一個(gè)維度，就是所謂的“時(shí)間之箭”。

第二個(gè)維度與量子力學(xué)中的“可能性”有關(guān)。簡(jiǎn)單來(lái)講，在微觀世界里，一個(gè)粒子在被觀測(cè)前可以同時(shí)處于多種狀態(tài)的疊加態(tài)，這第二個(gè)時(shí)間維度，或許就對(duì)應(yīng)著所有這些平行的“可能性”。

你可以想象，在每一個(gè)瞬間，都分叉出無(wú)數(shù)個(gè)不同的“現(xiàn)在”，每一個(gè)“現(xiàn)在”都代表著一種可能發(fā)生的結(jié)果，這就像是進(jìn)入了一個(gè)擁有無(wú)數(shù)條軌道的巨大車站，每一條軌道都通向一個(gè)不同的未來(lái)。

第三個(gè)維度，則在這些不同的時(shí)間維度之間“轉(zhuǎn)換”或“過(guò)渡”的機(jī)制，負(fù)責(zé)維系整個(gè)三維時(shí)間結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)與穩(wěn)定。

那么問(wèn)題就來(lái)了，科學(xué)家為什么會(huì)提出這個(gè)理論呢？答案就是：它可以有效地彌補(bǔ)現(xiàn)代物理學(xué)中的一些不足之處。

具體來(lái)講，現(xiàn)代物理學(xué)能精確分類所有已知的基本粒子，但無(wú)法解釋它們?yōu)楹螕碛懈髯元?dú)特的質(zhì)量，比如，為什么頂夸克那么重？為什么不同代的粒子質(zhì)量相差懸殊？雖然我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)獲知這些數(shù)值，卻不能從理論上來(lái)對(duì)其進(jìn)行解釋。

而該理論認(rèn)為，我們所感知的三維空間以及其中的物質(zhì)，應(yīng)該是三維時(shí)間在單一時(shí)間維度上的一個(gè)“投影”，而其中基本粒子的質(zhì)量，則由三維時(shí)間的幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)生決定的，不同的粒子，其質(zhì)量是被這個(gè)結(jié)構(gòu)所“允許”的特定值，通過(guò)該理論構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型，我們就可以直接從理論上直接計(jì)算出它們的質(zhì)量，例如：

1、頂夸克的質(zhì)量：理論計(jì)算出的理論值是 173.21GeV，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值約為173.2GeV。

2、輕子質(zhì)量比：理論計(jì)算出電子、μ子和τ子這三代輕子的質(zhì)量存在一個(gè)固定的比例關(guān)系（約 1:4.5:21），這也與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相當(dāng)符合。

科學(xué)家指出，該理論能在基本粒子質(zhì)量這個(gè)問(wèn)題上，給出如此精確的計(jì)算結(jié)果，就表明了它很可能觸及到了宇宙更深層次的規(guī)律，而除此之外，該理論還可以給出一些可供在未來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)的“預(yù)言”。

比如說(shuō)通過(guò)該理論可以計(jì)算出不同類型中微子的質(zhì)量，以及它們之間的“共振”關(guān)系，又比如說(shuō)，通過(guò)該理論可以計(jì)算出，引力波的速度并不是光速，而是比光速慢一個(gè)極其微小的量，

這個(gè)差異在地球上無(wú)法察覺(jué)，但對(duì)于穿越了數(shù)十億光年宇宙空間的引力波而言，累積的時(shí)間延遲或許就變得可以探測(cè)。

可以想象的是，如果這些“預(yù)言”在后續(xù)的研究中得到驗(yàn)證，那這個(gè)理論就將可能成為一種全新的物理基礎(chǔ)框架，甚至動(dòng)搖我們對(duì)宇宙本質(zhì)的理解——或許我們所感知的一切，只是一個(gè)更宏大、更奇特的結(jié)構(gòu)在我們這個(gè)時(shí)間維度上的一個(gè)“投影”。

當(dāng)然了，就目前的情況來(lái)看，這只能說(shuō)是一種假說(shuō)，科學(xué)家表示，無(wú)論結(jié)果如何，這個(gè)理論都為我們探索宇宙的本質(zhì)提供了一個(gè)全新的視角。

參考資料：Three-Dimensional Time: A Mathematical Framework for Fundamental Physics，Reports in Advances of Physical Sciences Vol. 09, 2550004 (2025)，doi.org/10.1142/S2424942425500045