在这个世界的基础物理学中,既没有空间也没有时间。

文章作者:管理一号 | 2019-02-01
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在寻找时刻实质的进程中,咱们离本身越来越远,终究却或许取得一些关于本身实质的发现在寻找时刻实质的进程中,咱们离本身越来越远,终究却或许取得一些关于本身实质的发现

 北京时刻2月1日音讯,在这个国际的根底物理学中,既没有空间也没有时刻。

咱们了解的时刻“形象”是这样的:它在整个国际中均匀活动,全部全部就在活动进程中发作。整个国际中存在着一个“当下”,构成了实际。每个人的曩昔都是固定的,发作过便现已消失。未来是敞开的,尚待断定。实际从曩昔流经现在,流向未来——曩昔和未来之间万物的演化在实质上是不对称的。咱们感觉这就是国际的底子结构。

这一了解的图景现已土崩瓦解,它本身已被证明仅仅一种近似,近似于一个更为杂乱的实际。

整个国际中遍及存在的“现在”其实并不存在。事情并不是以曩昔、现在和未来的次序发作;它们仅仅“部分”的次序。存在一个坐落咱们邻近的“当下”,可是在一个悠远的星系里,却不存在这样的“当下”。与其说“当下”是一个遍及现象,倒不如说是一个部分现象。

在分配国际万事万物的底子方程中,曩昔和未来之间并没有差异。差异的呈现仅仅由于一个现实:咱们对事物的含糊感知使曩昔发作的全部变得特别。

以部分来看,时刻的消逝速度会由于咱们地点方位和移动速度的不同而改动。咱们越挨近大质量的物体,或许移动速度越快,时刻活动就会越慢:两个事情之间没有单一的持续时刻;即事情的间隔存在许多或许性。

时刻活动的节奏是由引力场决议的。引力场是爱因斯坦场方程中描绘的具有本身动态的实体。假如咱们疏忽量子效应,那么时刻和空间就构成了一块巨大“果冻”的不同方面,咱们沉溺其间。

可是这个国际是量子态的,所以果冻时空也是一种近似。在描绘国际的底子语法中,既没有空间也没有时刻——只要将一个物理质变换到另一个物理量的进程,从中能够计算出概率和相关性。

因而,在咱们现在所知的最底子层面上,没有什么东西相似咱们所体验到的“时刻”。不存在一个特别的“时刻”变量,曩昔和未来没有差异,也没有时空。尽管如此,咱们依然知道怎么编写描绘国际的方程式。在这些方程中,变量相对互相不断演化。这不是一个“静态”的国际,也不是一个全部改变都是虚幻的“块国际”(block universe):相反,咱们的国际是一个事情的国际,而不是事物的国际。

这是一段启航的旅程,目的地是一个没有时刻的国际。

另一方面,归航的目的地就是企图了解从这个没有时刻的国际中,咱们对时刻的认知是怎么呈现的。令人惊奇的是,在咱们所了解的“时刻”呈现进程中,咱们自己也发挥了效果。作为构成国际的一小部分的生物,咱们从自己的视角看到国际在时刻中活动。咱们与国际的互动是不全面的,这也是为什么咱们会以一种含糊的方法看待国际。量子不断定性添加了这种含糊性。由此发生的无知导致了一个特定变量——热时刻(thermal time)——的呈现,也引出了量化咱们不断定性的“熵”。

或许咱们归于国际的一个特定子集,在与国际其他部分相互效果的进程中,熵在咱们热时刻的某个方向上更低。因而,时刻的方向性是实在的,但也是片面的:与咱们相关的国际的熵跟着咱们的热时刻消逝而添加。咱们看到在这个变量中呈现了有序的东西,所以该变量就被简略地称为“时刻”。熵的添加为咱们区分了曩昔和未来,导致了国际的打开。它决议了曩昔的痕迹、残留物和回忆的存在。咱们人类是熵添加这一巨大前史的产品,曩昔的痕迹激活了回忆,结合在一起便刻画了人类。咱们每个人都是一个一致的存在,由于咱们反映了这个国际,咱们经过与同类相互效果形成了一个一致实体的形象,而这代表了一个经过回忆一致起来的看待国际的视角。咱们所谓的时刻“活动”便由此而来。当咱们“倾听”时刻消逝时,所听到就是这些。

“时刻”变量是描绘国际的很多变量之一。它是引力场的变量之一:在咱们的尺度上,咱们感触不到量子动摇,因而能够将时空视为是断定的。所以,咱们能够以为时空像桌子相同坚实。这张“桌子”具有维度:一个维度咱们称为空间,还有一个是熵添加的维度,咱们称为时刻。在日常日子中,咱们的移动速度相关于光速能够疏忽不计,因而咱们不会发觉不同时钟的精确时刻之间的差异。另一方面,当咱们与某一物体处于不同间隔时,时刻消逝的速度差异也十分小,咱们相同无法感知。

因而,终究咱们能议论的不是许多或许的时刻,而是只要一种时刻:咱们所体验到的时刻,它均匀、遍及且有序。这不过是从咱们人类特定的视角所做出的对国际的近似的近似的近似的描绘。作为人类,咱们依靠熵的增加,在时刻活动中锚定。正如传道书所说的,咱们总有一刻出世,也总有一刻逝世。

这就是为咱们预备的时刻:一个多层次的杂乱概念,具有多种共同的特点,来自各种不同的近似。

关于时刻概念的许多评论都紊乱不胜,由于这些评论底子没有认清时刻的杂乱性和多层性。他们的过错在于没有看到时刻的不同层次其实是独立的。

这就是我所了解的时刻物理结构。关于这个问题,我现已思索了终身。

假如把这些当作一个故事,那其间许多部分都是牢靠的,有些部分或许是真的,还有一些部分则是为了了解全体所做的猜想。有一个一般现实是彻底可信的,即国际的时刻结构不同于咱们对它的天真描绘。这种天真的幻想合适咱们的日常日子,但不合适在其极微小和极宽广的尺度上了解这个国际。很或许,它乃至不足以了解咱们自己的赋性,由于时刻之谜与咱们个人身份的奥妙,以及与认识的奥妙交错在一起。

时刻之谜一向困扰着咱们,并激起深入的情感。如此深入的情感滋养了哲学和宗教。

我信任,正如汉斯·赖欣巴哈(Hans Reichenbach)在一本关于时刻实质的书——《时刻的方向》(The Direction of Time,被以为是这方面最明晰明晰的书之一)——中所写的那样,为了脱节时刻带来的焦虑,巴门尼德(Parmenides)想要否定它的存在,柏拉图幻想了一个存在于时刻之外的理念国际,而黑格尔谈到了精力逾越时刻性并在其充分中了解自己的那一刻。为了脱节这种焦虑,咱们幻想着“永久”的存在,这是一个咱们期望有神、天主或永存魂灵寓居,超乎时刻之外的奇特国际。在哲学殿堂的构建中,咱们对时刻的深入情感做出的奉献要多于逻辑或理性。相反的情感情绪,即对时刻的崇拜(如赫拉克利特或帕格森)也催生出相同繁复的哲学理念,但并没有让咱们更进一步了解时刻。

物理学协助咱们穿过了层层谜题。物理学展示了国际的时刻结构与咱们对时刻的认知有何不同。它让咱们有了研讨时刻实质的期望,然后脱节本身情感形成的迷雾。

可是,在寻找时刻实质的进程中,咱们离本身越来越远,终究却或许取得一些关于本身实质的发现——这就像哥白尼,经过研讨天球运动,他终究了解了脚下的地球怎么运动。或许,终究咱们会了解,时刻的情感维度并不是阻止咱们客观了解时刻实质的那层迷雾。

或许时刻的情感维度正是时刻关于咱们的含义地点。

作者简介:卡洛·罗威利(Carlo Rovelli)是一位理论物理学家和科学作家。本文摘自他的新书《时刻之序》(The Order of Time)。

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