《时间的秩序》时间是物体的属性,而不是物体本身_时间并非是「均匀」流逝的_卡洛·罗威(利关于时间的探索之旅)公众号:木闻​​​​_内涵段子_区块链神吐槽
区块链技术资源分享
追寻中本聪先生的脚步

《时间的秩序》时间是物体的属性,而不是物体本身_时间并非是「均匀」流逝的_卡洛·罗威(利关于时间的探索之旅)公众号:木闻​​​​

每天都有无数凡人死去,然而活着的人却仿佛自己永生不朽。

​​时间对于我们而言是一种熟悉而又陌生的东西。我们的日常作息需要关注时间,社会经济的正常运转也离不开对时间的精确衡量。时间就像周围的空气一样,总是伴随着我们,是我们再熟悉不过的东西。

然而时间又充满着种种谜团。

  • 时间是怎样起作用的?
  • 时间的本质是什么?

哲学家和物理学家们对于这些问题都有着浓厚的兴趣。宇宙的起源,黑洞的命运,地球上生命的运转,这些与时间之间存在着怎样的联系?这是我们难以回答的问题。

但物理学家们已经在探索时间本质的道路上取得了不小的突破。当人们对时间的认识越来越深时,我们也发现原来我们曾经对时间有着太多的误解。

我们曾认为时间对于万物都是公平的,它均匀而安静地流逝,不会受到任何事物影响。宇宙的秩序就伴随着它的流淌缓缓地展开,从过往到现在,从现在到未来。

然而,这些都是错的。

我们就从一个简单的事实说起:山上的时间会比海平面的时间过得快。

如果你的朋友住在山顶,你住在山脚,那么多年以后你们再见面,和你的朋友相比,你会更加年轻,你养的花草生长得更慢,你的时钟转的圈数更少……总之,在山脚下的你,拥有的时间会比你的朋友更少。

不知道你会不会为此感到惊讶?不过最初提出这个设想的人想必说出来你不会感到太惊讶——对,他就是爱因斯坦。

爱因斯坦提出的理论认为,一个有质量的物体会弯曲它周围的时空。

针对时间来说,一个有质量的物体会让它周围的时间变慢,物体的质量越大,时间减慢的效果就越强。

地球作为一个大质量的物体,当然会减慢它周围的时间。而之所以山脚的时间会比山顶更慢,就是因为山脚比山顶更加靠近地球。

其实早在认识到质量会减慢时间的十年前,爱因斯坦就意识到,时间是能够被速度减慢的。

如果你和你的朋友现在都住在山脚下,但是你一直处于运动的状态,那么和你的朋友相比,你的手表会走得更慢,你会比他老得更慢。

对于任何运动的物体来说,时间的流逝都会变慢。

物体的运动速度越快,时间变慢的效果也会越强。假设你能够乘坐宇宙飞船以光速的99.5%的速度运动,那么你的时间将会比我们慢10倍。等你在太空晃悠一圈再回到地球,那才真的是「出走半生,归来仍是少年」。

所以现在你就知道,时间并非是「均匀」流逝的,它对待山顶和山脚的不同,对待运动和非运动的物体不同。

但是,即便时间并不均匀,它至少是在「流逝」对吧?就像哪怕河流有的地方流得快,有的地方流得慢,但河流本身总是在流动的吧?

然而物理学家告诉我们,过去与未来,原因与结果,记忆与希望,在描述世界的根本法则面前,并没有什么区别。

早在19世纪,德国人克劳修斯提出的热力学第二定律就告诉我们,在其他东西不变的情况下,热是不能从低温物体传到高温物体上的。

这和物体坠落有着本质区别:一个小球掉下来之后,但可以通过反弹再弹起来,但热不会。

在物理学里面,正是热力学第二定律,区分了过去与未来。

不是牛顿的定律,不是麦克斯韦方程,不是爱因斯坦的相对论……所有的这些方程都不能区分过去与未来,因为如果它们允许一个向前的过程,那么同样的过程其实也可以向后运行。

在世界的基本方程当中,时间之箭只出现在有热的地方。

因此时间与热的根本联系在于,只要过去和未来出现差异,就必然会涉及到热。

反过来讲,如果不发生什么热的交换,或者热交换可以忽略不计的情况下,我们看到的过去和未来就是一模一样的。

能将过去和未来区分开的基本现象,就是热量总是从热的物体跑到冷的物体上。

克劳修斯为了描述这个不可逆的过程,引入了「熵」(entropy)这个概念。

熵是一个测量一个系统混乱程度的量。

  • 一个被收拾得整整齐齐的房间,东西都被摆放得非常有序,这样的系统就是低熵的;
  • 相反,如果这个房间是乱糟糟的,那么这个房间的熵就比较高。

热力学第二定律告诉我们,在一个孤立系统中,熵只会增加,不会减少。

那么熵和时间的关系是什么呢?

我们说熵是描述一个系统混乱程度的量,但是玻尔兹曼告诉我们,我们之所以会感受到宏观上的「混乱」,那完全是因为我们的感官没有办法去体会微观上的区别。

比如我们抛十枚硬币,十枚硬币全朝上和全朝下(设为情况1)的概率都非常小,对于我们而言,这是一种特殊的低熵状态;而更可能出现的情况是,有五枚硬币朝上五枚硬币朝下(设为情况2),这是一个混乱程度最高的高熵状态。

但你要注意的是,我们之所以认为情况2的熵更高,是因为我们没有办法区别这十枚硬币之间的不同,因此只能靠正面反面来区分。如果你能够精确地感知这十枚硬币之间地材质纹理,温度硬度等等属性的不同,那么对你来说,任何的排列组合都是一种特殊的低熵状态。

这正是玻尔兹曼提出的。

熵之所以存在,是因为我们是用一种模糊的宏观方式来描述世界,我们没有办法区分微观世界的不同。

我们现在来梳理一下这个逻辑:热区分了过去和现在,描述这个过程的时候我们引入了熵这个概念,而熵的存在是因为我们没有办法区分微观世界的不同。

那么反过来讲,如果存在一种超感知的生物,它能够体会到微观世界的不同,那么时间的流逝对于它来说,也就是不存在的了——宇宙会是没有过去、现在、未来之分的一整块。

所以在这个地方,时间又失去了一个重要的组成部分:过去和未来之间并没有本质区别。时间的流动没有内在的规律,它只是某个时刻我们对于这个宇宙的模糊认知。

既然过去和未来没有本质区别,那么「现在」又是什么呢?

如果你想知道你的室友在干什么,你只需要看他一眼,就能够知道答案。如果他没在家里,那么你给他打个电话就能够知道。

但是你需要注意的是,当你看着对方的时候,你接收到的是他到你眼睛里面的光——光传播到你这里的时间假设需要几纳秒。当你给他打电话的时候,声音传到你的耳朵里面需要几毫秒,所以你最多只能知道你的室友几毫秒之前在作什么——当然,这并不是一个太显著的差距。

那假设你的室友现在在比邻星b上,光从他那儿传播到你这儿需要4年的时间,因此如果你用望远镜看他,你看到的其实只是4年前他的样子。

「现在」对于你们来说,并没有什么意义。

事实上,在宇宙当中,并没有一个统一的「现在」。每一个事件都有它的过去,也有它的未来,但既不属于过去也不属于未来的「现在」,则是一个相对的概念。

即便你的室友在面对面跟你说什么东西,但由于光和声音的传播需要时间,你看到和听到的其实是他的过去,也就是他的过去影响你的现在,而反过来你的现在也在影响他的未来。但是你们的现在之间,并不会相互影响。

于是对我们来说,组成时间的「现在」这个部分也失去了。

到头来,时间只是宇宙中一个并不特殊的变量。

物理学家们将编织物理世界现实的东西叫作「场」,引力场就是重力的起源,而时空只是引力场,或者反过来说,引力场就是时空。

引力场和其他场,比如电磁场之间并没有本质的区别。牛顿曾认为我们的世界就像是画布上的一幅画,但实际上,世界更像是画布与画布之间的叠加。引力场作为构成世界的一张画布,它可以被弯曲,拉伸,挤压。

这也就是为什么我们开头说,在重力大的地方时间会过得慢一些:因为在那里引力场更「少」,所以时间也会更少。

而当我们将量子力学考虑进来之后,我们会发现时空其实是粒子(基本粒子,光子,引力子)相互作用的结果。这些粒子并不存在于空间当中,相反,是它们自己形成了空间。

而这种相互作用,就是时间的最基本形式。

当我们用宏观的角度去看时,时空也许是平滑的,但是在最更小的区域里面,却是无数的量子正在相互作用。

这其实是作者卡尔·罗威利所研究的圈量子重力论(loop quantum gravity)。

在这种理论当中,时间与空间并不是世界的容器,它只是量子动力学的近似结果。

量子的相互作用并不知道时间与空间的存在,在这个世界里面,只有事件和关系。也就是说,这是一个没有基本物理时间的世界。

一个没有时间的世界并不意味着一切都是静止的,它只意味着所有正在发生的东西并非是按照时间顺序发生的。这是一个由无限而无序的量子事件构成的网络。

所以这也是为什么作者认为,一个更好的描述世界的方式,是我们的世界是由「事件」组成的,而不是由物质组成的。

如果世界是由物质组成的,那么这些物质是什么呢?原子是由更小的粒子组成的,基本粒子不过是场的短暂振动,而量子场不过又是我们用语言描述的相互作用的事件。

所以其实我们没有办法把物质世界看作是由事物和实体构成的。

物质与事件的区别在于,物质存在于时间当中,而事件则是一种有限的过程。

我们可以问一个石头明天在哪个地方,但我们不会问一个吻明天在什么地方。但世界的确就是由一个个吻所编织成的网络——而不是石头。

  • 云不是物质,它是空气湿气的凝结;
  • 水波不是物质,它是水的运动;
  • 家庭不是一个东西,它是关系,过往历史,情感的集合;
  • 一个人也不是一个东西,它是食物,信息,文字等等相互作用的结果。

从托勒密到伽利略,从牛顿到薛定谔,物理学和天文学从描述「事物是什么样的」演变成了「事情是怎样变化的」,他们描述的是事件,而不是事物本身。

而物质本身,只是一个短暂而单调的事件。


在印度史诗《摩诃婆罗多》里面,最古老而智慧的神Yudhistira解释了宇宙中最大的谜团:「每天都有无数凡人死去,然而活着的人却仿佛自己永生不朽。」

我不想在结尾说珍惜时间之类的道理,也不愿意上面的内容将你引向虚无。或许最好的方式,是我们用一种平静的心态去探究时间的奥秘。

这本书的作者卡洛·罗威利今年62岁,他说他在年轻的时候从来没有害怕过死亡,因为他觉得那非常遥远。现在他60出头的他,却依然没有感到恐惧。

在他眼里,死亡就像巴赫所说,不过是「睡眠的姐妹」。

生命本身是一个事件,既然如此,那它总会有结束的时候。

它像你完成的一个工作,谈过的一次恋爱,哼过的一首歌,你在这些过程里面去体会和感受,而当它们告一段落的时候,你也可以带着微笑告别。

就像罗威利所说,他现在享受着生活的乐趣:海面上的月光,爱人的吻,还有冬日下午躺在沙发上用符号和公式填满书页。

但即便此时一位天使出现在他面前,告诉他时间到了的话,他也只会放下手中的笔,和天使一起,带着微笑离开。


公众号:木闻​​​​


微博@林歪门

分享到:更多 ()
区块链神吐槽

来评论吐槽 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

区块链资源分享

韭菜的自我进化