【读书】017《时间的秩序》:啊,我没时间了!是的,你从未有过“时间”

1. 引言

高中毕业之后,我一度以为自己认识了这个世界的全部,以至于时至今日,我从未曾想过:以下的观念居然全部都不正确!

“我们生活在一个由物质构成的世界里”。

“我们处在‘三维的空间+一维的时间’构成的时空当中”。

“从宇宙大爆炸开始,时间之失就向前射出,只要物质存在,时间便永远存在”。

继《七堂极简物理课》之后,卡洛·罗韦利又一倾心力作——《时间的秩序》,将从理论物理学的最前沿出发,完美融合古希腊哲学、佛教哲学以及印度教哲学,用包含感情的诗意语言颠覆我们对时间的认知,探知潜藏在“时间”背后的宇宙奥秘。

2. 关于作者

卡洛·罗韦利 (Carlo Rovelli) ,意大利理论物理学家,“圈量子”引力理论的开创者之一。罗韦利以其热情奔放,简洁诗意的文风讲述着惊艳世界的前沿科普。他的《七堂极简物理课》被译为40多种语言,畅销全球。生活中的罗韦利是一位极富想象力和浪漫情怀的大伙伴儿,他帮自己的工作搭档租房子,介绍女朋友。他还在团队为“圈量子理论”下的物理模型发愁时,搜刮了所有小伙伴的钥匙扣,亲手编织了的“圈量子空间”的三维模型。除了畅销科普作品《七堂极简物理课》之外,卡洛·罗韦利还写了《现实不似你所见》、《极简科学起源课》以及今天我们将要分享的《时间的秩序》等,他以丰富的量子物理学的建树和诗情浪漫的科普作品,被誉为“下一个斯蒂芬·霍金”和“物理界的摇滚明星”。

3. 全书导读

3.1 “时间”概念的崩塌

在我们的脑海里,“逝者如斯夫,不舍昼夜”,时间如同流水般均匀连续,一致向前,永不回头,过去,现在和将来泾渭分明,而且它对所有的一切一视同仁,独立于我们的所思所做,一意孤行……

奥古斯丁

人类历史上思考时间本质的哲人很多,除我们的孔夫子以外,最著名的当属亚里士多德和牛顿,他们俩曾就时间的不同观点各执一词(ps:当然他们不可能当面论战)。亚里士多德认为:时间是度量事件是“何时”的;而牛顿认为:时间是一种实体,即便没有事件,也在流逝。事实上,他们各有对错,前者看到了“时间”依附于事件存在,后者则看到了“时间”的实体性。最终,圣·奥古斯丁给出了他的思考,竟然与现代物理学的观点不谋而合:

它在我头脑里,所以我才能测量时间。我千万不能让我的头脑坚信时间是什么客观的东西。当我测量时间的时候,我是在测量当下存在于头脑中的东西。要么这就是时间,要么我就对它一无所知。

“时间”概念的崩塌来自于5个方面的原因:

1)统一性的消失:广义相对论表明,距离大质量物体较近的地方时间会变慢,高速运动物体的时间也会变慢,单一的“时间”将消融在无数个“时间”构成的网络中;

2)方向性的消失:在物理基本定律里,时间都是没有方向的,包括牛顿定律,麦克斯韦方程,相对论引力方程,海森堡/薛定谔的量子力学方程等等。正如视频里滚动的小球,我们无法判断是正常播放,还是倒序播放,所以我们也不知道它朝着那个方向滚动;

3)当下的终结:我们目击“当下”的一起车祸,那也是几纳秒之前的事了,因为光传播到你的眼睛需要时间;我们听到大洋彼岸的亲人的此刻的电话,已经是她/他几毫秒之前的声音了,所以“当下成为了虚无”

4)独立性的消失:顺着亚里士多德和牛顿关于时间的争论往下,物理学家最终发现:时空真实存在,它就是引力场,反之,引力场就是时空。时间并没有独立性,但这还是未加入量子特征的时空;

5)时间量子:当引入量子论之后,时间和空间一样可以被量子化,最短的时间就是普朗克时间——10的-44次方秒,在如此小的时间尺度上,过去,现在和未来的区别都可以涨落,完全不确定:A事件可以在B事件的之前和之后发生,犹如薛定谔那只既生又死的猫。

3.2 时间没有了,我们的世界剩下了什么?

1)物质的世界没有了,换成了事件的集合。虽然时间失去了它的统一性,方向性,现时性,独立性和连续性,但是更加清晰地告诉我们:“世界只是变化”。当我们使用变化的视角来观看宇宙时,我们发现:世界应该是事件的集合,而不是物体的汇聚。我们不再将石头看成一个物体,而将它看成是存在了很久的事件。这样的话,我们再读《西游记》,将不会把猴子和花果山的石头分割开来,他们始终是一个事件——从盘古开天地,到石头成精,大闹天宫,再到九九八十一难,十万八千里求取真经等等构成的事件。

人的一生

2)量子的引力世界里没有时间变量。 于是世界成了:“事物相对彼此怎样变化,相对彼此怎样出现”。引力场基本量子间相互作用决定了空间的延展和时间的间隔,空间邻近的关联把空间的微粒联结成了网,网中的每个环称为“圈”,这就是本文开头提到的罗伟利用钥匙扣编织的“锁子甲”状的网。这种圈量子理论中,时空不再是世界的容器,而是量子动力的近似。它既不包括时间,也不包括空间,只有事件与关联。在黑洞这样极端的例子中,其内部及其周围并不存在单一的,确定的时空,存在的只是自旋网络的量子叠加。

3.3 既然没有时间,那么时间的真切体验来自哪里?

要搞清楚我们的感受,不妨首先问一下自己:“我们是真实存在的吗?” 佛经《那先比丘经》中记载了比丘那先(Nāgasena)和弥兰陀王(King Milinda)的一段对话:

国王:“师父,您叫什么名字?”

比丘:“大王,我被称为“那先”。那先只是个名字、称呼、符号、一个简单的词语,这里并没有人。”

国王震惊,问道:“如果没有人存在,那在这儿穿着衣服还能吃东西的是谁呢?头发是那先吗?指甲、牙齿、肉或骨头是那先吗?名字是那先吗?感觉、感知、意识是那先吗?”

比丘:“这些都不是“那先”。那么敢问陛下,轮子是战车吗?车轴是吗?底盘是吗?战车是这些部分的总和吗?”

国王:“战车当然指的只是车轮、车轴、底盘这个整体的关系,以及与我们有关的整体运转——超越这些关系与事件,并不存在一个战车的实体。”

那先比丘胜利了,和“战车”一样,“那先”这个名字命名的只不过是关系与事件的集合。

那么,我们自己似乎都不存在,那么为什么我能明明感觉到时间在流逝呢?——日月盈仄,星宿列张,寒来暑往,秋收冬藏。罗韦利在书中极其谨慎地放了唯一的公式:∆S≥0。

这是克劳修斯的热力学第二定律的表达式之一,S表示“熵”,每当过去与未来有差别时,必定会有热量参与其中,而且不能重新被收起起来(而不改变其他状态),这是世界上唯一不可逆的过程。

因为有了不能被收回的热,所以我们对事物的先后顺序有了直观的感受,我们的思维活动“加热”了我们的大脑,于是我们有了记忆,记忆将过去的我们和“现在”的我们,以及将来的我们连在了一起,作为一个事件,而非一个物体,于是我们感受到了“时间”。

4. 结语

卡洛·罗韦利的《时间的秩序》告诉我们:时间并不是真的存在,正如物质也不是真实存在的一样。在量子论里,我们的世界呈现出不确定性和模糊性,“当下”不能存在,“未来”和“过去”可以颠倒。之所以我们能感受到这样的物质世界,仅仅是因为从人类的视角出发,只能感受到这样的世界而已。热力学第二定律在我们的身体里化作了“时间之矢”,不管身体里的全部元素更换多少遍(据说每7年,人体的全部物质更换一遍,从物质的角度讲,7年后的你将完全不是7年前的自己),我们依然:“愿你出走半生,归来仍是少年”。

我们可以看到没有时间的世界:可以用心灵之眼感知到世界的深刻结构,如我们所知,时间不再存在——就像山上的傻瓜看到日落时发现地球在转动,而我们开始发现我们就是时间。我们就是这个空间,这个在神经元连接里由记忆的痕迹开启的空地。我们是记忆,我们怀旧,我们期许着不会到来的未来。由记忆与预期开启的空地就是时间:有时是痛苦的来源,但终究是一份巨大的礼物。                                            ——卡洛·罗韦利的《时间的秩序》

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