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赠书 | 太图网上读书会 • 第674期——太图之声-《时间的秩序》5

2020年11月19日 15:22:38


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内容简介:

为什么我们记得过去,而非未来?时间“流逝”意味着什么?是我们存在于时间之内,还是时间存在于我们之中?卡洛•罗韦利用诗意的文字,邀请我们思考这一亘古难题——时间的本质。在我们的直觉里,时间是全宇宙统一的,稳定地从过去流向未来,可以用钟表度量。可卡洛•罗韦利向我们揭示出一个奇怪的宇宙,在这里,时间的特质一一坍塌,在很基本的层面上,时间消失了。他告诉我们,我们对时间流逝的感知,取决于我们的视角......


作者简介:

卡洛•罗韦利,意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组。他对科学哲学、科学史也颇有研究,长期在《24小时太阳报》《共和国报》等意大利报纸上发表文章。




抽象的思想可以提前几个世纪预见假说在科学探索中得到应用或者证实。普朗克时间的空间姐妹是普朗克长度——长度的最小限度,在此之下长度的概念会失去意义。量子力学的第二个发现是不确定性。例如,我们无法准确预测电子明天会出现在哪儿。用物理学家的术语来说,它处于位置的“叠加”中。时空是像电子一样的物理客体。它也会涨落,也可以处于不同状态的“叠加”中。与此类似,光锥的结构会在所有区分过去、现在、未来的点涨落。甚至过去、现在、未来的区别都可以涨落,变得不确定。“涨落”并不意味着现象永远不能确定下来,而是说它只能在特定时刻、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,不确定性就消失了。在相互作用的过程中,电子会在某点突然出现。比如,它与屏幕碰撞,被粒子探测器捕捉到,或者是与光子碰撞,从而获得具体位置。决定时间段与物理间隔的物理基础——引力场,不仅受到质量的动态影响,它本身也是一种没有确定值的量子实体,直到它与其他物体相互作用。当发生相互作用时,只有对与之相互作用的物体来说,时间才是分立的、确定的;对宇宙的其余部分,它们仍然是不确定的。时间松脱为相互间关联的网络,不再聚合成连贯的帆布。时空(复数的)涨落,层层叠加,在特定时刻相对于特定物体突然出现,为我们提供了一种非常模糊的图景。但对于世界精细的分立性,这已经是我们能拥有的最好的视野了。我们正在凝视量子引力的世界。

19世纪和20世纪的物理学给时间带来了破坏,然而时间仍有一个方面幸存下来。摆脱了牛顿理论留下的那些我们早已习惯的陷阱后,现在有一点更加明确:世界只是变化。

时间失去的这些部分如:统一性、方向性、当下、独立性、连续性,并没有让这一事实受到质疑:世界是事件的网络。一方面,许多结论都表明时间存在;另一方面,一个简单的事实是,没有物体存在,而是事件发生。

基本方程中“时间”的消失并不意味着世界会静止不变。恰恰相反,这意味着变化普遍存在,无数事件不必有序排列,它们确实是事件:变化与出现。这种出现是弥漫、分散、无序的,但正在发生,不会停滞。以不同速率运转的时钟不显示同一时间,但每个时钟的指针都相对于其他指针在变化。基本方程里不包含时间变量,但包含相对于彼此正在变化的变量。

整个科学的发展都表明,思考世界的最佳方式应该基于变化,而非不变。不是存在,而是生成。

我们可以把世界看作由物体、物质、实体这一类东西的构成。或者我们可以把它看作由事件、发生、过程、出现组成。它不能持久,会不断转化,无法在时间中永恒。基础物理学中,时间概念的毁灭导致了以上两种观点中前者的崩塌,而非后者。这是一种领悟,认识到无常的普遍性,而不是一切在静止的时间里停滞。

通过把世界看作事件、过程的集合,我们得以更好地理解与描述世界。这是与相对论兼容的唯一方式。世界并不是物体的集合,而是事件的集合。

物体与事件的区别在于,物体在时间中持续存在,而事件的持续时间有限。

我们所理解的世界的基本单元并不位于空间中的某个特定点。如果它们确实存在的话,它们既在某处,也在某时。它们在空间和时间上都有限定:它们是事件。

经过更仔细的审视,实际上,即使那些最“像物体”的物体,也只不过是很长的事件。

把世界看作事件网络才行得通。简单的事件,以及可以被分解为简单事件组合的复杂事件。

很久以来,我们都试图从基本物质的角度来理解世界,物理学也许比任何其他学科都更需要追寻这种基本物质。但我们研究得越多,越难以从“存在的东西”这个角度去理解世界,而从事件之间的关系来理解世界却容易得多。

因此,我们按照出现的方式而非存在的方式来描述世界。

“物体”本身仅仅是暂时没有变化的事件。

如果我们所说的“时间”只表示“发生”,那么一切皆时间。时间之内别无他物。

如何描述一个一切都会发生但唯独缺少时间变量的世界呢?在这个世界里,没有共同的时间,变化的发生也不依循特定的方向。

只需用最简单的方式,因为在牛顿让所有人相信时间变量必不可少之前,我们就是用这种方式思考世界的。

要描述世界并不需要时间变量,需要的是真正描述世界的各种变量:我们可以感知、观察并最终测量的数字。比如:道路的长度,树的高度,额头的温度,一片面包的重量,天空的颜色,地球穹顶之下星辰的数量,一节竹子的弹力,火车的速度,一只手压在肩膀上的压力,失去的痛苦,钟表指针的位置,天空中太阳的高度……这些才是我们描述世界的术语。这些是我们见到的在不断变化的数量与性质,这些变化中存在规律:比如:石头下落得比羽毛快,太阳与月亮在天空中环绕,每个月碰一次面……





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本周我们开始分享卡洛•罗韦利所著的作品《时间的秩序》,让我们跟随卡洛•罗韦利一起思考这一亘古难题—时间的本质。

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