2022-08-18 22:28 作者 :小品 围观 : 次
全书名:《时间的秩序》
原书名:《TheOrderofTime》
作者名:[意]卡洛·罗韦利
译者名:杨光
出版方:湖南科学技术出版社
ISBN:9787571001636
前言时间是什么?地球看起来是平面,实际上是球面;太阳看起来绕着地球转,实际上是地球绕着太阳转。时间也是如此,它远远不是我们想象中的那个样子。
究竟是时间存在于我们之中,还是我们存在于时间之内?显然一般人口中的时间,并不是它真正的面貌。随着知识的不断增长,我们发现了时间的更多秘密,接下来就让我们慢慢进入思考时间的世界。
一、时间不是均匀的在很多人眼里,时间永远是均匀的,1天就是1天,1小时就是1小时,1秒钟就是1秒钟,但其实并不是。
我们平常指的时间,仅仅是人类为了统计方便、生活方便、合作方便、沟通交流方便,而制作出来的钟表刻度;而真正的时间,是不均匀的、可被扭曲的、每个点都不一样的。
有两个事实我们需要预先知晓:
1.1山上的时间走得比海平面上的快如果你不相信,可以购买精密的计时器来测量,稍微精度高一些,就立刻能测出时间流逝的快慢。再精细一些,别说山顶和海平面,就连桌上和地板上,都能测出钟表走时有快慢。
变慢的其实不仅仅是钟表,而是在较低的地方,所有的进程都会变慢。双胞胎自出生以后,一个住山上,另一个住平原,若干年后,住山上的那位老得比住平原这位快。发现这个现象的人,叫阿尔伯特·爱因斯坦。
这显然跟我们日常的直觉不符,而要理解这一点,我们先得理解「时空扭曲」的概念。
爱因斯坦认为,凡是有质量的东西,都会对周围的时空造成扭曲,质量小的物体,扭曲几乎可以忽略不计,所以我们日常观察不到什么,但质量极大的物体,扭曲就会相当明显。
时空就像一张大网,当一个重的球放在中间时网就会往下陷,此时会发生几个现象:
(1)在重球周围,离它越近的地方,网眼越小,密度越大;离它越远的地方,网眼被拉伸拉大,密度越小(闭上眼睛想象一下,应该很容易)。
(2)它会滚向周围比它质量更大的物体,也就是网的扭曲更厉害的地方;周围质量比它小的物体会滚向它(也很容易想象)——这就表现为所谓的「引力」。
引力的另一种说法可以是「时间流逝更快的地方」有天然向「时间流逝更慢的地方」运动的趋势,也就是网眼大的地方向着网眼小的地方运动。这就是为什么我们会被地球「吸」在地上,而不是「飘」向空中,因为地上离地球更近,「网眼」比空中要小。
那为什么网眼大的地方时间流逝就快,网眼小的地方时间流逝就慢呢?
我们看这张图,当时空被扭曲了以后,上下同样是走了4格,上面的时间明显更多,也就是网眼大的地方时间就得流逝掉越多。
所以我们就能理解为什么黑洞的边缘是如此有吸引力,因为黑洞的质量太大,时空被扭曲得太厉害,导致靠近黑洞的地方网眼实在太小,时间太慢,慢到几乎停滞,人们一直想知道那是一种怎样的奇妙感受。
1.2运动越快,时间越慢这又是一个跟我们常识不符的点,我们觉得运动得快慢跟时间的快慢有什么关系呢?你运动再快,你的一秒钟难道不等于我的一秒钟?是的。
我们当然不会用公式去证明这一点,我们试图用一个实验来理解:
假设我们有两块板,有一束光在两块板之间垂直运动。
现在我坐上超快的宇宙飞船,拿着这个装置飞走了,对于宇宙飞船里的我来说,光依旧在两块板之间垂直运动,但地球上的你来看我的装置就不一样了,由于宇宙飞船有一个水平向前飞的速度,所以你眼中的我的这个装置内的光是这样走的。
如果你也有一个同样的装置,显然对你来说,我的光子走的是斜线,走过的路要比你长。
而我们都知道光速永恒不变,不管在真空还是在哪里传播,光速永远不变,所以对你来说,我的光从一块板运动到另一块板的时间就要比你长,而我的所有动作频率对于我手上的装置来说,又是完全一致、完全契合的,因此我的动作在你看来也成了慢动作。
我运动得越快,对你来说,我装置里的光从一块板运动到另一块板的这条斜线就越长,我的时间相对于你就越慢。
假如到了理论上的极限,我的速度到达了光速,这条斜线就成了水平的直线,对你来说,我就停下来了,也就是我的时间永远不会流逝。
所以如果我们都是25岁,此时我以很快很快的速度飞行,当我回来的时候,可能我的衰老程度只是26岁,但回来时见到的是你25岁的孙子。
将这个现象真正普及给大众的,又是爱因斯坦。
二、过去与未来时间有快慢,时间不均匀,我们已经解释完了,我相信很多人此时已经要动起了穿梭到未来之类的念头了。
是的,穿梭到未来理论上是可行的,只要你足够快,稍稍过段时间,回来就是很久以后的未来,你可以轻易看到几百年后的世界,这不就是穿梭到未来了吗?
但回到过去可以吗?
回到过去在逻辑上有一个著名的悖论,叫祖父悖论。说的是如果你能回到过去,杀了还没成亲的祖父,那么你就不会出生,于是就无法穿越回过去杀了你的祖父,于是你就还能出生......这个循环是个悖论。
在爱因斯坦的理论中,回到过去也是不可能的。按照我们刚才说的理论,假如你的运动速度非常非常快,那么要回到过去,需要你的速度超过光速,才能使时间逆流,而爱因斯坦已经证明了所有有质量的物体速度不可能超越光速,只能无限接近,所以你就不用想着回到过去去改变什么了。
这样看来,尽管时间可以被扭曲,但它的方向似乎是一定的,就是从过去到未来。你不能说我先死了后中枪,或者说我先被开除然后再考试作弊,这肯定是不可能的。
但过去与未来是否有差别?当然,过去和未来显然是不同的,过去我们一文不名,未来我们步步高升;过去我们衣不蔽体,未来我们文明灿烂,这明显不同啊,怎么会一样呢?
要理解这里的差别,首先我们要普及一个常识,叫「熵增」。很多人都听过熵增定理,指的是自然界的一切只要不加诸外力,就必然会从有序走向无序,所谓的「熵」,就是衡量一种东西的有序水平,就像你不刻意打扫整理房间,房间不可能自己变得越来越干净整洁,一定是变得越来越无序,越来越乱。
所以你就知道了一家公司发展得越大,要维持一种有序、低摩擦、低熵水平,就需要越大的外力干涉,成本也就越高,这就是为什么所有的大公司多少都有大公司病。
要解决怎么办?就得降熵,怎么降?可以好好思考下这个有意义的话题。
熵增,让过去与未来变得显著不同,可这种不同是真的不同吗?
我们试想手里有一副扑克牌,除去大小王以后还有52张,当前26张是红色后26张是黑色的时候,我们说它是有序的。现在我们来洗一下牌,看起来它就变得无序了,可是如果此时它前26张刚好是奇数后26张刚好是偶数,是不是有序呢?我们说它应该还是有序的。我们再洗,接着看起来是真的无序了,可是这真的是无序吗?是不是我们的大脑太差,以致于看不出它有序的点呢?
就是这样,比如我们会把衣服上下叠起来叫作有序,或者衣服左右紧密排列叫作有序,可衣服散落在地上为什么叫无序呢?它仅仅是另一种有序,它的序只是你不认为罢了。就像我的办公桌乱乱的,但我有一种自己心中的序,所以找东西非常快,全部上下左右叠好反而找得慢了。
所谓的熵增,仅仅是一种人类的模糊认识,是我们认识不到更精细的规律,所以把我们能够计算的粗浅规律叫低熵,把我们很难算出来的规律叫高熵,这种分法并不是事物的本质,而是以我们大脑的当前能力和日常练习看到的常见规律作为区分的,换句话说,是由我们的无知导致的。
过去与未来,其实是一回事,摔倒和不摔倒没有差别,吃到好吃的和没吃到好吃的没有差别,房间乱和不乱没有差别,有钱和没钱没有差别......它们仅仅是不同的规律呈现本质上没有差别的事物罢了,这里就很像佛家的「色即是空」。
最早发现这个本质的是25岁就被任命为大学教授的路德维希·玻尔兹曼,由于当时他的发现实在太超前,主流学术界几乎没有人能够理解,最后他上吊自杀了。
三、没有所谓的当下刚刚我们说的是对过去和未来的认识,现在来说说「现在」。而现在所说的这个「现在」和之后的人看到这几个文字时的现在,明显也是不同的。
假设我在另一颗星球上比如比邻星,距离地球4光年之久,我现在在干什么?
当你看到我在干什么的时候,其实是我4光年前在干什么,因为光要走4年才能让你看到我那里的「当下」,那如果是用无线电「听」的呢?就又不是4光年前的事儿了。
比邻星上并没有一个所谓的时间跟地球上的时间相对应,也就是你说「现在」或者「当下」只跟你自己有关,对别人都是没有意义的。
我们同在地球上的「当下」,只不过是一种近似的分法,比如朋友给你打电话说他现在在干什么,我们认为它是一致的,仅仅是我们取了较为粗糙的计算精度。
如果我们继续把精度分下去,我们可以把时间切分成最小单位——一个普朗克时间,10-43秒,在这里我们会发现,时间不再是连续流动的,而是跳动的,就像一帧一帧的画面。
这又是一个颠覆很多人的点,时间不是连续流动的,仅仅是人的感官无法分辨出来而已,我们经历的所有事,要真正看它的本质,其实都是「卡帧版」。
所以如果「当下」是对我们自己而言,就是某一帧的画面,而我们,其实只是画面里的人罢了,就像画在平面上那样——不仅是我们,我们如今所能感知的宇宙中的一切,都只是「电影中的平面影像」。
从这个角度看,我们的一生很有可能已经被一种力量给提前画下来了,我们只是电影中在播放的人物而已,却自以为是电影外的人。
这是不是宿命决定论?我们的命运在一开始就被写好了?
不,我们在演的这部电影是不唯一确定的,在我们到达某一帧之前,画面是模糊的,因为有很多种可能性,它是一团概率云,由无数画面和状态叠加在一起。
但当一步步靠近它时,概率云会渐渐清晰,比如在你即将摔倒之时,下一帧画面的概率云中,你突然出现在另一个城市的画面肯定早就已经不见了,直到你真正进入那一帧,画面成为了一种确定存在。
而画面一旦确定存在,便无法更改,这也是为什么我们无法回到过去,因为过去的画面已经由于概率云的坍缩而成为唯一,我们从逻辑上也不可能再把自己加入到过去的画面之中。这就相当于一副画布已经被收起来,是不可能穿越回去再涂抹上其他颜色的。
如果这个世界真的是这样,那么所谓的时间、当下、过去、未来其实都只是人类创造出来的概念,事实上整个宇宙都只是一帧帧画面的集合,根本没有方向,它一片混沌地在那里,从创立开始就不增不减,只是我们作为电影里的演员以为自己在「过一生」、在「改变什么」罢了。
电影拆开了,就是画面的集合。我们以为的顺序是时间自然而然的发展顺序,但其实我们只是捡了一些宇宙早就存在的现成画面,排出了我们想要的特定序,什么时间流逝和改变都不存在。
四、没有物体,只有事件相信大家现在可能对我们生活的这个世界感到有点陌生,接受了一辈子唯物主义和牛顿经典力学教育的我们,要转变这些观念并不那么容易。再说一个可能稍稍有点奇怪的概念:我们生活的这个世界,其实并没有严格意义上的物体,而是由一个个的事件组成。
什么,难道我眼前的这颗石头不存在吗?
什么是存在?当我们这么问的时候,我们就不得不思考一个问题,这颗石头从什么时候开始存在,以及存在到什么时候结束?这颗石头并不是永远存在。
况且你说的石头是什么,问这个问题就像我问人是什么,人存在吗?不过是一堆血肉骨头和微生物的有机组合和运动方式,组成A成了人,组成B就成了其他生物。所以「人」这种东西存在吗?人只是一种中间态,是一种过程,而不是真实存在的事物,就像公司,是我们脑中的概念而已。
它之所以被我们定义成某种事物,依然是出于人类的沟通需求,由于我们长得差不多的感官认为它应该是某种描述中的一种类似东西,在我们每个人心目中就算有点偏差也无所谓。但我们既不能保证大家脑子里指的是同一个概念,又不能保证当我们脱离自己的感官时它客观上还是这样。
云是什么?云不是物体,是风吹过时空气中水蒸气的凝结,是某个时间段的一个特定过程,是事件;波浪是什么?波浪不是物体,是水的运动,也是事件。
世界上的一切都只是临时组合和不断运动着的过程,没有例外。
后记关于时间的问题,我们的思考只能暂时到这里,随着对自然认识的加深,或许我们会越来越清楚宇宙的本质,也会越来越感叹自己的渺小和生存的无意义。
但在我们超越这幅基因图谱塑造的肉体之前,我们还是要把「研究」和「享受生命」区分开来,继续追求些什么。并且不管是作者还是我们,都不可能完全认识这个世界的最终篇,现在我们对时间的思考,也仅是我们看待我们生活的这个世界时能够多一种视角。