時間的秩序與真相

2019-06-21 11:34

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

愛因斯坦說，時間是人類的一種幻覺。

在他的廣義相對論(發(fā)表于1916年，距今已有一個多世紀(jì))中，他預(yù)測時間在“高處”比在“低處”接近地面的位置流逝得更快。如果一個住在山腳的人相隔多年以后遇到住在山頂?shù)膶\生兄弟，他會發(fā)現(xiàn)他的兄弟年紀(jì)比他稍長一些。同理，如果你仔細(xì)比對，你會發(fā)現(xiàn)放在地板上的鐘比桌子上的鐘要走的慢一點。

Credit: Loel Barr for NIST

那么這兩個鐘，哪一個顯示的是真實的“時間”呢?

1971年，物理學(xué)家Hafele和天文學(xué)家Keating主持了著名的“原子鐘實驗”。他們將四個銫原子鐘安裝在飛機上，以不同的方向環(huán)繞地球飛行。結(jié)果證明，飛機上的鐘表與地面上的鐘表顯示的時間不同。但原子鐘上測量到的差異微乎其微，一般人很容易忽略這個時間的差異。

我們的確很難感受到，宇宙中的一切都在運動的狀態(tài)中，一切物質(zhì)都在經(jīng)受地心引力的作用。時間隨著質(zhì)量和速度的變化而變化，在宇宙中的每一個點，時間都是不同的。

物理學(xué)并不描述事物在一個統(tǒng)一的時間中如何演化，而是描述事物在它們自己的時間中如何演化，以及時間相對于彼此怎樣演化。愛因斯坦的廣義相對論中不存在單一的時間，而是有無數(shù)的時間。《時間的秩序》(The Order of Time) 作者卡洛·羅韋利說，時間不是一個指揮官，指揮著一個排的士兵同時前進，它是一個由彼此影響的事件組成的網(wǎng)絡(luò)。

《時間的秩序》

[意]卡洛·羅韋利著

楊光譯

出版日期：2019年6月

物理學(xué)家卡洛·羅韋利以他在圈量子引力理論方面的成就聞名，同時他也是一位暢銷書作家，他的著作《七堂極簡物理課》被譯成四十一種語言，英文版銷量超過100萬冊，至今仍是銷售最快的科普書之一。在新書《時間的秩序》里，羅韋利再次向讀者展示了他對物理學(xué)的極大熱忱，他用詩意的文字，邀請讀者思考這一亙古難題——時間的本質(zhì)。

在本書的第一部分，卡洛·羅韋利總結(jié)了現(xiàn)代物理學(xué)的狀態(tài)，在第二部分中，他描繪了一個沒有時間的世界，本書的最后也是最重要的部分“時間的來源”，帶領(lǐng)讀者探索時間的基本組成要素。

為了保證沒有博士學(xué)位的讀者也能看懂，羅韋利并沒有從學(xué)術(shù)角度長篇大論，在《時間的秩序》整本書中，他只提到了一個簡單的公式：ΔS≥0

它是熱力學(xué)第二定律：熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，而非反過來。羅韋利在書中稱這個公式為“時間之矢”，因為它是“區(qū)別過去與未來”的唯一公式。在這非同尋常的公式背后，隱匿了整個世界。

Credit: WIRED

在有熱量的地方，時間之矢才會出現(xiàn)。很多科幻小說和電影中描繪的“時間倒流”令人著迷，然而在物理學(xué)中，時間與熱量的聯(lián)系是根本性的：每當(dāng)過去與未來的差別顯現(xiàn)，都會有熱量參與其中。如果一個過程倒過來看很荒謬，那么一定是有東西被加熱了。

卡洛·羅韋利舉了一個簡單的例子：如果一段影片中有一只球在滾動，我無法分辨影片是正常放映還是在倒放。但是如果球停了下來，我就知道是正著播放的，因為倒放的話，這就是不可能發(fā)生的事：球自己動起來了。球減速到最終靜止下來，是由于摩擦，摩擦生熱。只有在有熱量的地方，才會有過去與未來的差別。例如念頭，從過去延展至未來，而非反之——實際上，思考也會在我們的大腦中產(chǎn)生熱量。