說起“時間”,人們好像天生就能感知它。我們從童年時,就已經明白,時間不可能倒流。“時間流逝”這個屬性,讓它變成了人們最珍貴的東西,“珍惜時間、一寸光陰一寸金”這些話語,也激勵著每個人不斷前行。時間的存在,讓我們擁有了過去、現在與未來,宇宙中的事件也因此,以有序的方式進行著。時間與我們形影不離,可它到底是什么?
人們自古以來就信奉著一種法則,它就是因果律。從古代的宗教,到后來的哲學與科學,無一不建立在,凡事追尋原因的基礎上。我們相信,但凡一件事的發生,必定有它的原因,這個原因也必定會和過去有關聯。人類大腦的本能,會對未知產生恐懼,因此,我們總是在不斷地尋找確定性的事物,來尋求內心的安定。
過去與未來相比,過去會留下大量事件的存在痕跡,讓我們覺得過去是確定的。而尚未發生的未來,沒有留下任何痕跡,只有未知的不確定性。于是,我們在進化的過程中,大腦就會經過設計,自然傾向于先考慮確定性事件,也就是找到原因,再去思考結果。
但是隨著后來科學的發展,物理學家們發現了量子力學和熱力學的定律,這些定律告訴我們,兩個事件之間的發生,并不一定有確定的原因,而是由不確定性因素主導的,這些發現,徹底打碎了因果律的美好幻想。愛因斯坦去世前,親筆寫下這樣一段話:對于我們這些信仰物理學的人來說,過去、現在、未來這之間的區別,只是一場頑固又持久的幻覺。
在這場幻覺過后,作者卡洛·羅韋利也發現了,時間的結構,并不像看起來那樣,均勻統一的流動。時間運行的方式,也與之前所想的截然不同。為了更好的理解時間,作者在書中按照自己的研究路徑,將本書分為幾個部分,從現代物理發現的時間結構、到量子引力、熱力學等方面,來告訴我們,時間的本質究竟是什么。
01.
首先,我們感知時間的方式,有三種:記憶、宏觀態、內部視角。
1.記憶的視角:我們把能回憶的時間,稱為“過去”,把當下的時間,稱為“現在”,把無法掌控的時間,稱為“未來”。
2.宏觀態視角:我們描述某一個系統,可以采用兩種方式,一個是“微觀態”,描述系統中,每一個粒子的全部運動狀態,由于這個人類無法做到。因此,我們通常采用“宏觀態”的方式,這是一種模糊的、粗略的描述方式。
時間的流逝,不是宇宙的運行特征,是來自于我們“宏觀態”的視角。我們選擇了一個具有時間特征的變量,用一個模糊的概念,確定了“時間”。也就是,“時間”這個說法,是由我們創造出來的,它的出現,會讓這個世界,更有序的運行下去。
3.內部視角:我們以為天空每天的旋轉,是宇宙在旋轉,后來才明白,旋轉的是我們地球。我們對世界的經驗,都是在以一種特殊的內部視角觀察的,這個視角有可能并不是事實。
02.
現代物理學已經理解的內容,是時間的不一致性:
1.時間的延緩:我們并非處于一個時間中,有些地方,時間快些,有些地方,時間慢些。如果一個人住在山頂上,而另一個人住在海平面的附近,用精密的計時器測量后,山上的時間,比在海平面的時間更快。生活在海拔較高地方的人,比生活在平原上的人,衰老的更快。
之所以會有快慢,是因為有“引力場”的存在,物理學家把構成世界物理的“實在物質”,統稱為“場”。“引力場”是引力的來源,它會收縮與拉伸,造成時空扭曲。
2.無數的時間:愛因斯坦在廣義相對論中,提出的時間觀念是,時間并不統一,空間中的每個點(世界的每個地方),都有不同的時間。我們口中所說的“當下”,只存在于我們的附近,其時間用毫秒來計算的話,大約在幾千公里左右。
03.
如果從空間的方面,來看待時間:
我們可以把這個世界看成,由物體、物質等東西構成,也可以把世界看成,由事件、發生、過程、出現構成。但世界處于變化的過程中,由于變化才會產生時間,而“物體”本身,一時并不會發生變化,因此,只有把世界看作“一個個事件的集合”,才可以更好地理解這個世界。
一場戰爭不是物體,是一系列事件;一次暴風雪不是物體,是各種因素集合后的事件;天空中的云不是物體,是空氣中水蒸氣蒸發后,形成的事件。這些事件結果的出現,表明了:一個事物的變化,會讓另一個事物發生變化,之后出現了一系列事件,才導致了最后結果的出現。
04.
從量子力學方面來看,時間有三個基本特征:分立性、不確定性、關聯性。
1.分立性:時間是分立的,而不是連續的。“普朗克時間”是時間的最小尺度,它并沒有均勻流動,是不連續的。
2.不確定性:用量子力學的方法考慮,時間會處于不同狀態的疊加中,過去與未來是虛幻的,都是由概率波動決定,它是不確定的。這也就說明了,一個事件與另一個事件,發生的順序,并不分前后。
3.關聯性:時間是個相互關聯的事件網絡,它們不在時間之中,而是彼此間不斷相互作用,結果遵循概率法則。
05.
我們對世界模糊的視角,以及量子力學的不確定性,誕生了熱量與熵的概念:
一個系統的熵與模糊相關,它取決于微觀狀態下,不可分辨的數量。在宇宙中,存在著無數的物理系統,彼此相互關聯,這些系統,會通過概率和龐大的數字,相互作用,使過去呈現出某種特殊的變量,產生了初始的低熵,隨后不斷增加。
熵的定義,是讓事物從有序變成無序,其中也包括宇宙的形成。如果熵真實存在,那么讓宇宙中的一個個事件,得以發生的,就是熵不斷增加的結果。熵是混亂度,是不確定性的代表,低熵至熵增的過程,就是事件從“恒定”至“變化”的過程,它打破了過去與未來的“因果力量”。因此,某些事件的發生,只不過是在熵的推動下,才顯現出的結果。
結論:
由于熵,是一個模糊的概念,人類無法感知到,也就無法用它去描述這個世界。所以,記憶、原因、結果、過去、未來,這些只不過是我們給那些事實,起的一個名稱。所謂的“時間”并不存在,它只是作為一種統稱,構造出當下的概念,并用我們大腦的記憶,建立起我們與世界的連接而已。