时间的秩序

时间的秩序

黄老师:时间是关于变化,距离是关于相互作用。没有变化、相互作用,时间、距离概念也不存在了。

第一部分 时间的崩塌

不存在单一的时间,每个轨迹都有自己的持续时间;根据位置与速度,时间会以不同节奏流逝;它是没有方向的:在世界的基本方程中,过去与未来的区别并不存在;方向性只在我们进行观察并忽略细节时偶然出现。在这种模糊的视的概念不再奏效:在广袤的学宙中,没有我们可以合理地称为“当下”的东西。决定时间长度的物理基础不是一个区别干世界其他组成部分的独立实体,而是动态场的一个方面。它会跳跃、涨落,只在相互作用时实体化,在最小尺度之下无法被发现………那么,这一切之后,时间还剩下什么呢?

(一)统一性的消失

1.时间的延缓

不同地方时间流逝的速度不同。物体会使它周围的时间变慢,平原比山顶流逝更慢,所有物理化学作用均变慢。引力:物体的质量改造了时间和空间,物体向时间慢的地方运动。

2.一万个湿婆的舞蹈

没有“真实”的时间,每个时钟具有“固有时”,物理学描述事物在自己的时间中的演化,及不同时间相对与彼此的演化。

(二)方向的消失

1.永恒的激流来自何处?2.热量

在描述世界的物理法则中,大部分都允许在时间上的逆过程,唯一能把过去与未来区分的物理定律是热量:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化(Rudolf Clausius)。仅在涉及热量的地方,时间之矢才会出现:如果一个过程倒过来看很荒谬,一定是有东西被加热了。熵在孤立系统中永不减少(热力学第二定律,第一定律能量守恒)。例:视频中球在运动,无法区分正放倒放;如果球突然停下来,可肯定是正放,因为摩擦力使球停下来,产生了热量。

玻尔兹曼:热是粒子运动。加热过程:低温物体相对静止的粒子被高温粒子撞击,加快运动。未来与过去的区别在于,无序化导致了越来越不特殊的情形。为何过去更有序,宇宙最初熵低?
熵的存在,是因为我们以模糊的方式(近似、统计的)描述世界,无法描述微观状态的数量。只有在关注某一特殊的方面,特殊才会出现;如果考虑所有方面,如微观世界的全部细节,没有哪个更特殊,未来与过去是没有意义的,是对称的。

(三)当下的终结

1.速度也会延缓时间

速度会延缓时间,运动的物体时间流逝更慢——不同地点不存在单一时间,同一地点也不存在单一时间,时间只与拥有既定轨迹的物体的运动有关。

运动时间变慢:两个时钟分开后再回到一起,才有比较意义。在空间里,两个钟在某点分开,又在同一点会和,运动是相对于这个唯一的参照点的。时空里的A点到B点,两个实践之间只有一条直线:在这条直线上时间最长,相对于这条线的速度会让时间变慢。

2.现在即空无

现在的消失:遥远星球上没有对应的时刻,与此地的现在对应。当下的概念只涉及临近的事物,多近?取决于限定时间的精度,纳秒的现在可涉及几米,毫秒可可涉及几千公里,故对于人类感官来说,地球尺度可以共享“现在”概念,是一种近似。

现在不是一个时间点,是相对于过去、未来的,具有长度的一个时间段。延展的现在:在火星上是15分钟,在比邻星是8年(距离4光年)。就像在宇宙中,问两块石头的高度没有意义,因为失去了相同高度的统一概念;类似的宇宙中也不存在可定义的相同时刻。

3. 不含当下的时间结构

辈分可以在父子之间构建次序,但无法在任意两人间建立。即“偏序”(数学概念)。在某人的祖先和后代间可建立次序,像个光椎(漏斗状),其他人在外面。类似的,时间先后次序是偏序,宇宙事件次序是局部的。现在:一系列非过去、非未来的时间。

因为时间流速处处不同,光椎也非有序的,如引力波经过时,光椎会一起运动;即使光椎全部朝向未来,却可以回到时空中同一点(封闭的时间线)(科特-哥德尔)。黑洞的质量极大减慢了时间,在边界(“视界”)处,时间静止。未来的一片空间与周围一切隔绝开。

(四)独立性的消失

1.无事发生时会发生什么

时间流逝不匀速符合直觉,匀速时间的概念从何而来?时间词根来源于分隔,即将日出日落之间的时间划分为12小时,则冬夏的1小时不等长。古代有日晷、沙漏、水钟,但在日常生活中并未依靠钟表管理,也没有同步不同地方时的需要。正午即太阳最高时,每个村庄都有各自的正午。直到19世纪火车普及,为了时刻表的管理才有同步时间的需要。折中方案,每个时区内采用标准时间,时钟正午与当地正午最多差半小时。

时间的计量利用各种节律:太阳、星星、分子etc。时间是对变化的度量(亚里士多德),如果没有变化,时间存在吗?亚里士多德支持不存在,牛顿支持存在。

  • 牛顿:度量变化的是经验的、相对的、似真的时间,同时也存在无论如何都会流逝的真实的时间,如牛顿物理公式中的t,是绝对的、数学的,行之有效。
  • 莱布尼茨:时间只是事件发生顺序,不存在自发时间。

哪种可以更好理解世界?

2.空无一物之处有什么

亚里士多德:物体的位置是指周围有什么,空间是物体的空间之需;牛顿:存在空的空间,没有物体也存在。差别在于是否把空气考虑在内、是否转化为空间的定义。其实抽掉空气,还有电磁场、量子粒子。牛顿的绝对真空存在吗?

3.三个巨人的舞蹈

时间空间确实如牛顿直觉一样,像个帆布,超越有形的物质存在,有形物体在帆布上作画,但这帆布与其他物质并无不同,都由场构成。构成物理实在的物质称为场:狄拉克场是构成桌子与星体的材料;电磁场构成光;引力场构成牛顿时空,钟表和尺子是测量其广延性的机械。

时空就是引力场,可以独自存在,但与其他东西没有不同,是世界多层帆布(场)的一层,与其他场一样,不是绝对、固定的,会弯曲扭曲、与其他场碰撞、作用。牛顿时空即平滑的引力场,但其实引力场实可以波动起伏(引力波),会收缩膨胀。物体附近时间变慢,即靠近物体处引力场较少。时间是与空间交织在一起的复杂几何的一部分。

  • 牛顿:说对了存在独立时空,但未认识到这独立时空非绝对和均匀不变。时空失去了独立性。
  • 亚里士多德:说对了时空总是相对与事物,但未想到这事物也可以是场,即爱因斯坦的空间实体。场与其他参照物一样,在可以明确自己的位置,与其他部分相互作用,决定尺缩、钟慢等所有物理现象的韵律。

同时,引力场也存在量子特性。

(五)时间量子

量子引力理论,如圈量子、弦论,未有结论。但已阐明的是,如把量子考虑在内(分立性、不确定性、与物理量的关联性),必须接受固有时的涨落,且只能取特定值,无法构成时空床单。

1.分立性

类似普朗克长度10-33厘米,有普朗克时间10-44秒,即时间不是连续的,存在最小的时间段,连续性只是近似的描述精确的分立的世界。

2.时间的量子叠加

量子特征之不确定性,类似电子在两次出现之间没有确定位置,处于叠加状态,时空也会涨落,处于叠加状态。引力场、未来和现在的区分都可以涨落,变得不确定:一个事件可以同时在另一件事之前和之后。

3.(与物理量的)关联性

涨落不意味着永远不能确定,是说只能在特定时刻、以某种不可预知的方式确定下来。当量子与其他事物相互作用时,不确定性消失了,即实体化。如在相互作用过程中,电子会出现在某点,如碰撞到屏幕、探测器、光子等。只有在与物理系统关联时,实体化才会发生。

这也是时空的表现方式,决定时间段与物理间隔的基础——引力场,不仅受质量的动态影响,他本身也是一种没有确定值的量子实体,直到与其他物体相互作用。相对与这个物体,时间才是分立的、确定的,对于宇宙的其他部分,它们仍是不确定的。

时空不再像帆布,而像网络,层层叠加,在特定时刻相对于特定物体突然出现,提供了一个模糊的图景。

第二部分 没有时间的世界

(六)世界由事件而非物体构成

时间失去统一性、方向性、当下、独立性、连续性后,仍有一点不受质疑,即世界是事件的网络,没有物体存在,而是事件发生;物体是暂时静止的事件。

把世界看做物体构成的行不通:物体是由什么构成的,粒子?基本粒子是场的短暂振动。场被发现只是谈及相互作用与事件时所用的语言代码。从事件的关系角度理解更可行,通过研究变化、形成过程,而非研究物体理解世界。

曾经以物体角度研究的失败案例:

  • 柏拉图尝试将原子论确定为五种规则的多面体,对应地、水、风、火及过程也能够宇宙的第五元素,忽略了事物的变化。
  • 成功的方式都是在数学上精确描述变化,而非形式,如借助描述电子运动的薛定谔方程的解,原子形状才被理解。
  • 开普勒曾设想,是规则嵌套多面体中的球体半径与行星轨道半径成正比,因缺少动力学而失败。

时间的缺失,不是停滞不变,只是说明各种事件不是按时间顺序排列,无法被一个巨大钟表测量,是无限无序的网络。如果时间=发生,一切皆时间。

(七)语法的力不从心

当下主义:只有当下是真实,过去和未来都不是,实在从一个当下演化到另一个。

而物理学告诉我们,客观统一的当下是不存在的,只有相对于运动的观察者的当下。对于不同观察者,真实是不是也消失了?

永恒主义:流动与变化都是虚幻的,过去现在未来都同样真实,全部时空以整体的形式一同存在,即“块状宇宙”
,时间流逝是一种幻象。

物理学认为,不是没变化或虚幻的变化,只无法将事件按照单一顺序排列,不遵循统一的秩序,比线排列复杂。

那么什么是真实?这是语言定义产生的糟糕的语法问题。无法定义什么是真实,戏剧中的人物存在还是不存在?

过去时、现在时萨芬的无法与丰富的世界结构对应,如果我的现在是你的未来,用什么时态?需要调整“过去”“未来”的含义,适应新的发现。

(八)以关联为动力

描述世界变化需要的是各种变量,可感知观测到的数字。并不需要一个单独的时间变量,科学理论只是变量之间相对与彼此如何变化,不是在时间中如何变化。如量子引力基本方程(惠勒-德维特方程)。惠勒曾说,时间与存在之间隐秘的联系是留给未来的任务。现在已经明朗,基本层面不存在时间变量,无需提到时间,是个相互关联的事件网络,变量遵循概率法则。

基本量子事件与自旋网络

圈量子理论:量子引力方程的现代版本,没有时间变量,各种变量描述了形成物质、粒子的各种场。场以分立的形式显现:基本粒子、光子、引力子或其他空间量子。这些粒子不在空间之内,而是形成空间,在相互作用中形成时间——没有方向,也非线性。相互动力学是概率性的。

无法画出所有事件的完整地图,因为包括时间在内的现象只有相互作用时才会出现,谈论“从外面看到”的时间是没什么意义的,因为没有外面的世界。

引力场的基本粒子存在于普朗克尺度,编织了不固定结构的基本凉子;基本量子及其相互作用决定了时间间隔和空间的延展。

空间临近的微粒结合成网,称之为自旋网络,自旋网络一个环称为一圈。即圈理论得名。这些网络通过不连续的跳跃彼此转化,称为自旋泡沫,在大尺度上就像是时空的平滑结构,在小尺度上描述了涨落、概率性、不连续的量子时空,一大群量子出现又消失。

黑洞周边不存在单一确定时空,而是自旋网络的量子叠加,如电子的概率云,黑洞量子坍缩的时间会经历一个阶段,时间剧烈涨落,不同时间量子叠加,然后爆炸后重新变成确定状态。在这些状态中,时间不完全确定,方程告诉发生什么,但方程不包含时间。

圈理论不一定正确,是不忽略量子特性前提下,时空结构自洽与完备的方式。在这种理论中,时空不是世界的一般形式或容器,只是量子动力的近似,不包含时间也不包含空间,只有事件与关联。

第三部分 时间的来源

(九)时间即无知

如果世界的基础动力学中,所有变量等价,那人类感受的时间是什么?

很多东西不是世界基本语法,只是以某种方式显现。如猫、野球中的队伍(在转球时产生)、高低概念(在特定环境、质量很大的物体附近才会出现)、远看山有雾近看没雾、缩小到足够尺度桌子也像雾,旋转的是地球不是宇宙。时间也是类似的,取决于视角、一种模糊的观察。

热学时间

孤立系统的总能量不变,能量与时间有密切的关系,即共轭(类似位置与动量、方向与角动量,成对彼此关联)。知道一个系统的能量可能是多少,即它与其他变量的关联,相当于知道了时间如何流动,因为时间的演化方程遵循能量的形式。

另一方面,能量在时间中是守恒的,即使其他量发生变化,它也不变。在热振动中,系统遍历性经过的所有状态都具有相同的能量,而宏观的模糊视野无法区分这些状态的集合,看作是宏观的平衡态:一杯平静的热水。

通常解释时间和平衡态,把时间当做客观,能量掌管系统的时间演化,平衡态是所有能量相同状态的混:
时间->能量->宏观态。这种解释需要有独立的时间。

但还有一种反向解读,即观察到宏观态,即世界模糊的形象,可以被解释为一定能量的混合,会产生时间:宏观态->能量->时间。

在没有任何像时间一样的特殊变量的基本物理系统中,所有变量都属于同一层次,但用宏观态(忽略细节)描述时选择了一个特殊的变量,该变量具有时间的某些特征。

时间被确定下来,是“模糊”的结果。宏观状态确定的时间被称为“热学时间”,微观上看,它和其他变量一样,但从宏观上,有个重要特征,那些同一层次的变量中,热学时间表现得最接近于通常所说的时间。

但它不是一个统一的时间,由宏观态模糊不完备的描述决定。

量子时间

罗杰-彭罗斯、阿兰-科纳指出了量子作用在时间根源起到的作用。粒子的位置和速度,先确定哪个,顺序对粒子的状态是有影响的。被称为量子变量的“非对易”,可能是世界时间顺序的源头。一个系统中的物理量合集定义了一种数学结构,称为“非对易冯诺依曼代数”,科纳证明这些结构本身包含隐含定义的流动;在量子系统中,由不同宏观态决定的热流是等价的,具有特定的内在对称性。由宏观状态决定的时间与量子非对易决定的时间是同一现象的不同方面。

时间与模糊密切相关,因为不知道世界的微观细节,是一种无知。

(十)视角

过去与未来的区别在于过去的熵低,但为何熵在过去会低呢?

人类世界会无视许多与自身无作用的变量的细节。熵与模糊直接相关,取决于没有记录什么,取决于不可分辨状态的数量。同一微观状态,相对于一种模糊熵很高,相对于另一种状态熵可能很低。

熵是一个相对量,就像速度。A的相对B的熵,要计算A与B物理作用中未能区分的A的状态的数量。因此世界的熵也取决于模糊世界的方式,与哪些变量相互作用。

遥远的过去,世界的熵在我们看来熵很低,也许没有反应出世界的准确状态,只考虑了我们这个物理系统相互作用过的变量的子集。我们与世界的相互作用、描述世界所用的一小部分宏观变量,会产生模糊。

不是宇宙过去熵低,是我们的这种宏观状态描述(模糊)是特殊的,我们是宇宙某些方面很特殊的子集,时间更多源于我们。(类似于洗牌,实际上每一种排列都是特殊的,当关注数字、花色等等模糊的方面时特殊性产生了)

这个特殊的子集:熵在过去很低,热力学第二定律成立,痕迹会留下,存在与时间流动相关的典型现象,记忆会存在,进化出了生命。类似于苹果长在出产苹果酒的地方。

指示性

从内部和从外部观察世界是不同的。展示给我们的世界是从内部看到的,在思维、在大脑之内,在空间中的某个位置,在时间的瞬间之中。

要使用一张地图,只从外部看不够,必须知道我们在图中的哪里,类似的,我们是从内部观察宇宙,与宇宙无数变量中的一小部分相互作用,形成了模糊的图景,在这图景中,与我们相互作用的宇宙动力由熵掌控,衡量模糊程度,更多的是衡量我们自身。

熵增怎样产生宏大的时间现象——也许只是视角效应。

在基本层面,世界是事件的集合,不按时间顺序排列。这些事件会在先验的物理量之间显示出同一层次的关系。世界的每个部分与全部变量的一小部分相互作用,数值决定了“世界相对于那个特殊子系统的状态”。

一个小系统S无法区分宇宙其余部分的细节,因为它只与宇宙其余部分的很少一部分变量相互作用。宇宙相对于S的熵,计量的是S无法分辨的宇宙的(微观)状态。相对于S,宇宙显现出高熵状态,因为(根据定义)有更多的微观状态处于高熵状态,因而它更有可能刚好是这些微观状态中的一个。

按照上面的解释,有一种流动与高熵状态相关,这种流动的参数就是热学时间。对于一个普通的小系统S,在整个热学时间流动的过程中,熵会一直很高,当然也许会上下涨落,因为毕竟我们面对的是概率,而非不变的法则。但在这个我们碰栖居的极其巨大的宇宙中,有无效个小系统S,其中一些小系统S中,熵的涨落很特殊,在热学时间流动的其中一端,熵刚好较低。对这些系统S而言,涨落不对称,熵是増加的。这种增加就是我们体验到的时间流动。特殊的并不是早期宇宙的状态,而是我们所属的小系统S。

我无法确定是否讲了个似乎有道理的故事,但我也不道其他更好的故事了。不然,我们就得接受那个基于观察的假设——熵在学宙形成之初很低——并且到此为止了。

克劳修斯提出的熵增法则以及玻尔兹曼给出的解释,一直指引着我们:熵永远不会减少。暂时忘记它之后,为了寻找世界的普遍规律,我们再次发现了它,是对于特殊子系统的一种可能的视角的结果。让我们再从那儿开始。

(十一)特殊之处会出现什么

1.推动世界的不是能量,而是熵

能量是守恒的,为什么还要不断补充呢,为什么不能使用相同的能量?真相是有很多能量,而且没有被消耗掉,世界运转需要的是低熵

能量(机械能、化学能、电能、势能)都会把自己转化为热能,会传到冷的物体。但想要把这些能量取回来重新让植物生长或驱动机械,免费的方式并不存在。能量守恒,但熵增加,热力学第二定律所讲。

让世界运转的是低熵源,没有低熵源,能量会稀释成相同的热量,世界会在热平衡态中睡去——过去与未来不再有分别,一切都不会发生。

太阳是低熵源,送来热光子,地球向黑暗天空辐射热量,发射冷光子,能量输入输出大致相等(地球才没有被加热)。每一个到来的热光子,地球发射10个冷光子,能量相同,但热光子比冷光子具有更少的熵(数量、状态更少)。太阳的低熵来自于原始星云更低的熵。

宇宙的熵增并不迅速,类似木头是稳定的,燃烧是显著增加熵的不可逆的过程。熵增需要某种过程打开一个通道。

过去宇宙是一片氢,熵增需要变成氦。条件是星星燃烧,收缩的氢云熵更高,环形星系的氢云引力经历数百万年的收缩,才能够加热到某个点引发核聚变。在断续的、急剧的熵增之外,是低熵的凹地,直到某样东西打开大门,熵增出现;而熵增本身会启动新的熵增。如上怎导致破裂的水坝启动了洪水,熵继续增加。

生物也是类似的过程,光合作用可以储存低熵,动物进食低熵。生命是熵增的网络,结构本身是无序的。

石头为什么落地,因为撞击地球会将机械能转化为热,且无法收回。如果热力学第二定律不存在,石头将永远反弹。宇宙广阔区域会维持有序,直到到处有新的通道开启,无序扩展开来。像是逐渐瓦解的山。

2.痕迹与原因

熵过去低导致了重要的结果,称为区分过去未来的关键:过去会在现在留下痕迹。为了留下痕迹,必须有东西被捕获、停止运动,能量被变为了热量。电脑、人脑、书写都产生了热量。没有热量的世界,一切都会回弹而无痕迹。

从人的角度,痕迹表明过去是确定的无法改变,未来没有痕迹从而是开放的、可以选择。这是一种进化产生的机制,大脑具有对未来做出计算,认为原因先于结果。

存在与过去的原因是过去低熵的显现。在热平衡状态或纯粹的力学系统中,由因果关系确定的时间方向并不存在。基本物理法则不讨论原因,只讨论规律,这规律在过去未来是对称的。

记忆、原因与结果、流动、过去的确定性未来的不确定性,是我们给一个统计事实所取的名字,这一事实就是宇宙过去状态的不可能性——过去的结构是特殊的,是低熵的,相对于我们的视角来说。

(十二)玛德琳蛋糕的香味

我们的身份是过程、事件、复合物,受限于时空。不同要素结合构成了我们的身份,其中三个要素特别重要

1 视角

每个人都有一个视角,世界在每个人那里映现,每个人以整合的方式,对接收的信息进行加工和阐述。

2 周围世界的投射

在反映世界的过程中,我们把接收的信息反应为实体。会将一个大致均匀稳定的连续过程,尽可能的聚合和分隔,构想世界(所谓封装?)。事物、概念,就是神经中的固定点,由知觉输入与连续加工中反复出现的结构引发。在与其他人接触中,形成了人类的概念;在与其他人的交往中认识了自己,是亲人、朋友敌人所看到的自己。自己是某个特殊时刻,学会了想自己投射同类的反馈,以便于在进化中其他成员建立联系。

3 记忆

我们不是连续时刻中独立过程的集合,每个时刻都通过记忆与过去的痕迹相连。这样今天的我和昨天才是同一个人。理解自己等同于反思时间。

大脑是收集记忆的机器以便预测未来。可以出现在短尺度,如接东西、听音乐都是依赖记忆;也可以长尺度如科学研究。预测未来的能力提升了生存的概率,进化选择了允许记忆发生的神经结构。

看到过去的痕迹与感知时间流动之间有明确区别,对于时间流逝的感知是内在的,是头脑不可或缺的一部分,是过去在大脑中留下的痕迹。音乐以统一的形式存在于头脑中,由我们当做时间的东西结合在一起——当下,以记忆与预期存在于我们的头脑中。

康德:时空的本质是知识的先验形式。空间由外在感知塑造,时间由内在感知塑造,要去意识中区寻找世界时间结构的基础。
胡塞尔:(感知)滞留现象构成了时间。
海德格尔:时间只在人类的范畴里称为时间。
普鲁斯特:现实只由记忆构成,记忆是痕迹的集合,是无序的间接产物,是一种熵增的系统状态。
记忆与预期不间断结合是大脑在做的时,离开时间,大脑无法想象自身。时间是我们与世界的相互作用形式,是我们身份的来源。

(十三)时间的来源(全文摘抄)

我们启程的时候,时间的形象还是我们熟悉的样子:在整个宇宙中均匀统一地流逝,一切都在这个过程中发生。在我们的观念中,整个宇宙都存在一个当下,一个“现在”,它构成了现实。对每个人来说,过去是固定的,已经过去,已经发生了。未来是开放的,还未确定。现实从过去流到现在,流向未来——在过去与未来之间,事物的演化本质上是不对称的。我们认为,世界的基本结构就是这样。

这幅熟悉的图景已经土崩瓦解,证明它只是一个更为复杂的现实的近似物。整个宇宙中一个共同的当下并不存在(第3章)。事件并不按照过去、现在、未来的顺序排列;它们只是“部分”有序。在我们附近有个当下,但在遥远的星系中并没有什么“当下”。当下只是局部现象,并非整体现象。

掌管事件的基本方程中,过去与未来之间的分别并不存在(第2章)。这点源自这样一个事实:在过去,由于我们模糊地看待事物,世界所属的状态在我们看来很特殊。

在局部,根据我们的位置以及运动的速度,时间以不同速度流逝。我们离物体越近(第1章),或者运动得越快(第3章),时间延缓就越多。两个事件之间没有唯一的时间间隔,而是存在许多可能的时间间隔。

时间流动的节奏由引力场决定,这种真实实体有自己的动力学,由爱因斯坦的方程描述。如果忽略量子效应,时间与空间就是我们置身其中的巨大胶状物的某些方面(第4 章)。

但世界是量子的,胶状时空也只是个近似物。在世界的基本结构中,既没有空间,也没有时间——只存在把一个物理量转化为另一个物理量的过程,由此,我们可以计算概率与关系(第5章)。

在目前已知的最基本层面,几乎没有什么与我们所经验的时间相似。不存在一个特殊的“时间”变量,过去与未来之间没有差别,不存在时空(第二部分)。我们仍然知道怎样写出描述世界的方程。在那些方程中,变量相对于彼此演化(第8章)。这个世界不是“静止的”,也不是一个一切变化都是假象的“块状宇宙”(第7章)。恰恰相反,我们的宇宙是事件的世界,而非物体的世界(第6 章)。

这是此段旅程的去程,驶向一个没有时间的宇宙。

回程是一种尝试,试图搞清楚我们的时间感知是如何从这个没有时间的世界中出现的(第9章)。令人惊讶的地方在于,在时间令人熟悉的方面出现上,我们也扮演了重要角色。从我们的视角——构成这个世界一小部分的生物的视角,我们看到世界在时间中流动。我们与世界之间的相互作用是不完全的,因此我们用模糊的方式看待世界。量子不确定性也加重了这种模糊。来源于此的无知决定了一个特殊变量的存在——热力学时间(第9章),也确定了量化我们不确定性的熵的存在。

也许我们属于世界的一个特殊子集,与世界其他部分相互作用的方式导致了热力学时间在一个方向上熵比较低。因此时间的方向性是真实的,但与视角有关(第10章):世界相对于我们的熵随热力学时间而增加。我们发现事物在这个变量里按顺序出现,我们称之为“时间”,熵的增加为我们把过去与未来区分开,导致了宇宙的演变。它决定了痕迹的存在,过去的残余与记忆的存在(第11章)。我们人类就是宏大熵增历史的结果,由这些痕迹产生的记忆聚集到一起。我们每个人都是统一的存在,因为我们反映着世界,因为通过与同类接触,我们形成了统一实体的形象,也因为它是一种由记忆统一的关于世界的视角(第12章)。我们所谓的时间“流动”就源于此,当我们听到时间流逝时,听到的就是这个。

“时间”变量是描述世界的变量之一,是引力场变量中的一个(第4章)。在我们的尺度上,无法记录量子涨落(第5章),因此我们可以认为时空是确定的,就像爱因斯坦的大型软体动物;在我们的尺度,软体动物的运动很微小,可以忽略,因此我们可以把时空看成像桌子一样的刚性存在。这个桌子具有维度,有我们称为空间的维度,也有我们称为时间的熵会增加的维度。在日常生活中,我们相对于光速以低速运动,因此感觉不到不同时钟的不同固有时之间的差别,离物体远近造成的时间流逝快慢的区别对我们而言太小了,也无法区分。

因此,在许多我们可以谈论的时间里,最终只能谈论一个——我们经验的时间:均匀、统一、有序。这是作为人类从我们的特殊视角对世界做出的近似、近似再近似的描述,我们人类依赖于熵的增加,被固定于时间之流。我们就如《圣经·传道书》所言,生有时,死有时。

这就是我们的时间:具有多种独特属性的多层次复杂概念。而这些属性源于各种不同的近似。

许多关于时间概念的讨论都很令人困惑,因为他们没有意识到时间复杂与多层次的一面。他们的错误之处在于,没有看到这些不同的层面是独立的。

这就是经过毕生思考之后,我所理解的时间的物理结构。

这个故事的许多部分是可信的,另一些看起来很合理,还有一些是试图理解整体而做出的大胆猜测。

实际上,书中第一部分叙述的全部内容已被无数实验证实。时间根据高度与速度延缓;当下不存在;时间与引力场之间的关系;不同时间之间的关系是动态的;基本方程无法识别时间的方向;熵与模糊的关系。所有这些都已经被很好地证实。引力场具有量子特性已经达成共识,虽然目前只有理论上的论证,而没有实验上的证据。

第二部分讨论的,基本方程中不存在时间变量,这点看上去可信,但关于这些方程的形式,仍然存在很激烈的争论。时间的起源与量子非对易直接相关,我们观测到的熵增取决于我们与宇宙的相互作用,这些都是我认为很迷人的观点,但还远未得到证实或被广泛接受。

无论如何,真正令人难以置信的普遍事实是,世界的时间结构不同于我们看到的那幅幼稚图景。这幅幼稚图景适用于我们的日常生活,却不适用于理解世界的精微皱褶或其辽阔。它很有可能甚至不足以帮助理解我们自身的本质,因为时间之谜与我们个人身份之谜、意识之谜交织在一起。

时间之谜一直困扰着我们,激发强烈的情绪,滋养了许多哲学与宗教。我相信,正如汉斯·赖欣巴哈(Hans Reichenbach)在一本非常清晰易懂的关于时间本质的书——《时间的方向》(The Direction of Time)里所提出的那样,巴门尼德想要否认时间的存在,柏拉图假想出一个存在于时间之外的理念世界,黑格尔谈论的时间里精神超越时间并且充分了解自身,这些全都是为了逃避这个令人焦虑的时间。为了逃避这种焦虑,我们想象出了“永恒”的存在,一个在时间之外的奇怪世界,我们想要和神、和上帝、和不朽的灵魂住在那里。[1]在建设哲学大教堂方面,我们对时间强烈的情感态度所做出的贡献比逻辑与理性更多。相反的情感态度——敬畏时间,也诞生了很多哲学,比如赫拉克利特(Heraclitus)或柏格森(Bergson),但并没有让我们离理解时间为何物更近一点。

物理学帮助我们穿透层层迷雾,证明了世界的时间结构与我们感知到的有多么不一样。它给予我们希望,让我们能够免于情绪引起的迷雾,去研究时间的本质。

但在寻找时间的途中,我们朝着远离自己的方向进发,最终却发现与我们自己有关的事物。也许就像哥白尼那样,研究天空的运动,最终却搞清了脚下地球的运动。也许最终,时间的情感维度并不是阻碍我们客观地理解时间本质的迷雾。

也许时间的情感正是时间对我们而言的样子。

我认为不需要比这理解得更多了。我们可以问更多问题,但我们要小心那些无法被准确表述的问题。当我们发现了时间能被谈论的所有方面,我们就发现了时间。我们也许表达不出对时间的直接感知,但还是对它笨拙地示意(好吧,但它为何会“流逝”呢?),但我相信,我们现在只是在把事情搞混,执意要把近似的语言转化为事物。当我们无法精准地表述问题时,通常不是由于这个问题十分深奥,而是因为这是一个假问题。

posted @ 2022-05-16 21:31  cityfckr  阅读(481)  评论(0编辑  收藏  举报