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读书笔记：关于时间 读书笔记：关于时间 一宇宙简史 0秒，奇点，宇宙大爆炸，体积被认为是0，所以是无限热。 10-41秒(10亿亿亿亿亿分之一秒)，整个宇宙只有一个原子大，温度高达1032度，密度为水密度的1096倍。 10-35秒(1000亿亿亿亿分之一秒)，宇宙迅速膨胀。 10-10秒(100亿分之一秒)，膨胀成一个炽热的致密的夸克海洋。 10-4秒(万分之一秒)，夸克开始组成质子和中子。 1秒，温度降低到100亿度，这大约是太阳中心温度的1000倍，即氢弹爆炸达到的温度。此刻宇宙除了有一些质子和中子，还有光子、电子、中微子和它们的反粒子。 1分40秒，温度降到10亿度，与最热的恒星内部的温度相同。质子和中子开始结合，产生重氢的原子核。 3分钟，大部分质子和中子结合成原子核。 50万年，形成原子。 10亿年，星系和恒星形成。 100亿年，有了行星。 120亿年，地球上出现微生物形态的生命，生物进化的历程开始。 150亿年，人类诞生(约500万年前)。 面对这样的数字，谁能不眩晕，谁能不惊叹?这数字的主人就是：时间! 二心有疑问 时间是什么?它是实在的，还是只存在于意识中?它能被意识改变吗?如果它不依赖于意识存在，那它是自足的客观实体吗?它是不是等同于变化?测量它的标准是什么?它有什么特性，怎么解释它的这些特性?有其他不同的时间吗?它是无限的呢，还是有限的?如果有限，它有边界吗?它是无限可分的，还是由“原子”组成的?时间又如何区别于空间呢?它真的会流逝吗?将来是真实的吗?时间是单向的吗，它的方向能改变吗? 三时间与意识 许多讨论过时间的哲学家如巴门尼德、芝诺、康德、布拉德雷等都得出结论说它不是实在的。在外在的世界中，根本就不存在什么过去、现在、将来。现在是个纯心理概念。 不怀疑它们存在的亚里士多德也承认，时间和空间引起了如此多的困难，以至认为它们不存在也是合理的。柏拉图认为，时间和变化是一回事。变化论者问道：如果时间独立于这些变化而存在，那么它还有什么意义?他们说，只有现在是真实的，时间只是变化，而变化又不能发生在现在，这不就推出时间是不真实的吗? 圣奥古斯丁说，时间存在于意识里。康德的结论也是，时间不是独立于我们的某种东西，时间在意识之内。它是一个框架康德称之为直觉的一种形式为了理解它，我们(无意识地)把经验强加在它的上面。既然时间不是在我们之外的东西，那么我们就不用再面对着宇宙在时间上是有限的还是无限的选择：它两者都不是。如果我们错误地把时间当作是某种独立于我们的东西，那么我们就被迫陷入了一个矛盾：时间既是有限的又是无限的。 假如所有的变化真的会停止，时间也就终止了吗?宇宙的开始和结束意味着时间本身的开始和结束吗? 我们对这个宇宙的许多概念都和它们明显的空间和时间特性捆绑在一起，否认这些特性的实在性，是否意味着，在宇宙本质的研究中我们只不过是在研究自己的意识里含有的东西? 科学界不断地有惊人的见解提出。1970年代，物理学家施密特借助亚原子随机发生器作了一个实验，得出了一个结论：亚原子范围内的量子跃跹被人的意识所影响。1987年，他又与施利茨共同完成了一个实验，实验证明：我们的意识可以进行时间旅行并对命运施加影响。他说：“我们在此证明了，偶然是取决于人类的意念的，纯粹的偶然并不存在。”约翰惠勒说：“量子原理表明，从某种意义上看，一个观察者在将来做的事就决定了过去发生的事，甚至那过去是如此遥远，远到连生命都不存在。” 这种匪夷所思的理论，对于我们的心智，无疑是个挑战。人类的心智有没有一个极限?在认知之途，它还能走多远?它会不会最终崩溃? 四绝对时间 绝对主义的观点认为，时间自身独立于正发生于时间里的事件，在没有任何变化发生的地方它也能够存在。 亚里士多德的时间就是绝对的。牛顿也是。在他看来，时间不受任何外界因素的影响，持续不断地从过去进入未来。所有事件，都发生在时间里的某个特定的时刻。格林威治天文台也好，远处旋涡星系的一个角落也好，每个地方都被这个同一时刻所连接。他在自然哲学之数学原理中写道：“绝对的、真实的、数学的时间，由于它自身的本性与任何事物无关地、均匀地流逝。” 那么，在宇宙大爆炸之前，有时间吗?“那时”时间体现在什么之上?宇宙热寂之后，时间还在继续流逝吗?“那时”时间又体现在什么之上?没有任何物质的一片空虚中，时间依附于什么?它有什么意义?有什么用? 五相对时间 在相对论中没有一个唯一的绝对时间，时间是相对的，取决于运动的参照系。一台时钟如果本身在空间中移动得越快，它的时分秒针就会走得越慢，因此，时间放慢。广义相对论预言，在大楼地下室振动的一颗原子应比在顶楼的相同原子振动得慢。这个效应非常小，但是它已被测量出来(在一座四层的大楼中)。 时间可以超前可以滞后。爱因斯坦将我们熟悉的“同时”这一概念变得具有相对性了。这样，每一个参考物和每一个座标系统都有自己的时间。如果飞船以99%光速飞行的话，那么地球上的60分钟对于飞船中的宇航员来说只是6分钟。如果有人乘接近光速的宇宙飞船到外太空去兜一圈回来，他会发现家中的儿子和孙子早已去世，这可真是“天外方七日，世上已千年!如果宇宙飞船的速度可以达到光速，那么宇航员的时间就会停止，他的航行时间瞬间成了零时间。如果他可以超光速的话，时间这时就会后退。 时间对不同运动状况的观察者是不同的，每个人都有他自己的时间测度，这依赖于他在何处并如何运动。相对于另一个以与我们不同的方式运动的观察者而言，我们的时间可能是被扭曲了，与他们的时间不同步了。 爱因斯坦证明，时间实际上是有弹性的，可以被运动伸长或压缩。当时间被伸长时，空间就被缩短。空间和时间的这种共同的扭曲可以看作是空间(收缩了)变成了时间(伸长了)。1秒钟的时间相当于30万公里。 爱因斯坦理论在非常接近于那个开端处不能成立。时间概念本身在接近开端处失效。时间有一个开端，可是这开端有一个点，一旦超过那一点，我们标准的时间概念就失效。 时钟变慢，就是时间变慢了吗?为什么不是时间不变，时钟走慢了呢?以超光速前进，会不会是宇航员追上了先前事物的影子，而不是时间在倒退呢?是不是到了奇点，人类就得止步?那之外的事，仍由上帝负责? 六时间有开端吗? 这是一个令人非常不安的两难问题。如果说时间有个开端，那么就隐含了没有原因的事件的存在，即宇宙的开端。但如果说时间没有开端，那么就意味着过去可以无穷地延伸，并且宇宙历史中任何阶段的存在都没有有限的解释。 要是我们不把宇宙的开端和时间的开端等同起来，那我们就引入了在爆炸之前是永恒的时间真空的描述。如果大爆炸的前头是永恒的时间真空，那么大爆炸缺少一个充足的理由。我们解释不了为什么在爆炸正是发生在那个时候，而不是更早或更晚。我们不得不承认大爆炸是没有原因的，因而也是随机的无法解释的事件。 大爆炸本身是不是更早的一个宇宙大坍塌的结果?大爆炸与大坍塌的轮回是不是在不停地无限地重复?即便这样，仍然没有避开时间有没有开始的问题。 霍金说，宇宙在开端处没有边界，所以宇宙是一个自足的整体。 许多物理学家指出，空间与时间不是基本的概念，正如表面上看去是连续的物质实际是由原子构成的那样，时空或许也可能是由一些更基本、更抽象的实体构成的。在某些极端的物理条件下，例如在大爆炸之初，时空可能分离开来，从而暴露出其内部构件。大爆炸可能就是一个事件，在该事件中，那些“齿轮”紧密地结合起来组成一种外表看来是连续的时空。大爆炸是时间、空间及物质的开端，但不是物理学的界限。在大爆炸之外(不是“之前”，因为没有之前)，存在一些没有装配起来的“齿轮”，一些形而下的东西，但不在时间或空间中。 这些理论能被证明吗? 七时间无限可分吗? 如果时间是无限可分的，那么任何运动的物体都不得不在有限的时间里完成无限次的动作。 阿基里斯是古希腊神话里跑的最快的人，但如果他前面有一只乌龟(正从A点向前爬)，他永远也追不上这只乌龟。理由如下：他要追上乌龟必须要经过乌龟出发的地方A，但当他追到这个地方的时候，乌龟又向前爬了一段距离，到了B点，他要追上乌龟又必须经过B点，但当他追到B点的时候，乌龟又爬到了C点这是一个有名的芝诺悖论。 原子论声称存在时间的非零最小单元，代表着任何分割的极限。 在量子理论中，作为时间量子的最小间隔，即普朗克时间，为10-43秒。没有比这更短的时间存在。 如此说来，时间有一个最小单位，并非无限可分。也就是说，时间不是连续的，是离散的，是由一个一个的瞬间组成的。 那么我们又如何解释芝诺的另一个悖论：“飞矢不动”呢? 芝诺问他的学生：“一支射出的箭是动的还是不动的?”“那还用说，当然是动的。”“这支箭在每一个瞬间里都有它的位置吗?”“有的，老师。”“在这一瞬间里，它占据的空间和它的体积一样吗?”“有确定的位置，又占据着和自身体积一样大小的空间。”“那么，在这一瞬间里，这支箭是动的，还是不动的?”“不动的，老师”“这一瞬间是不动的，那么其他瞬间呢?”“也是不动的，老师”“所以，射出去的箭是不动的?” 也许同一个物体不能位于不同的时刻。我们通常认为是连续地存在于时间中的同一个物体，实际上是一系列不同的物体(虽然非常相似)，每一个在它们自己的时间里都是凝固不变的。于是，变化就是不同(但是适当相关)物体的相异的和不相容的属性。休谟说：“我敢大胆地肯定，我们都不过是不同的知觉组成的集合，以不可思议的速度彼此相继”。是“彼”“此”相继，而不是同一个“我”。 我们是否要考虑放弃我们在不同的时刻是同一个人的想法? 八“虚时间” 时间有方向吗?它是单向不可逆的吗? 也许时间的方向只取决于观察者?桌子上的一块木头，是大头朝上还是小头朝上，对于观察者来说没有什么意义。假设有一个过程(如一盒空气，其粒子从有序排列向无序排列)，不管是从有序到无序还是倒过来从无序到有序，观察者都同样将其作为一种现象来观察。如果宇宙之外有个观察者，他既可能把宇宙“顺”着摆，观察其从有序到无序的过程，也可能“倒”过来摆，观察其从无序到有序的过程。那么谁知道哪个是“顺”，哪个是“倒”呢?这样，观察者将看到一个人从坟墓中爬起，走过人生，钻进母胎。谁又知道事实上是不是这么一回事呢? 费曼证明，正电子在某种条件下，可以在时间中向后运动。 在量子几何动力学的时空里，有一些极小的、大小为10-33厘米的洞眼。约翰惠勒认为，整个空间时间结构被虫洞所穿透。虫洞的另一面存在着一个惠勒超空间，它通过虫洞和我们这个世界相连。在超空间中既没有空间也没有时间。莫里斯和乌泽弗认为，虫洞或黑洞的空间时间几何允许进行时间旅行。根据克尔的论点，旋转的黑洞是一个通往另外的世界和另外的时间的过境关口。如果一艘飞船及飞船上的成员进入黑洞并且穿过了环状奇点，整个世界将颠倒过来。因为宇航员们进入了一个“负时空”。格里宾认为，只要找到了正确的方法，就可以从现在的某一地点出发，到达宇宙中任意一个时间过去、现在或将来的任何一个地方。 还有一种“虚时间”的理论：人们可以把实时间认为是从大爆炸起到大挤压止的一根直线，还可以考虑和实时间成直角的另一个时间方向。这叫做时间的虚方向。如果一个人能在虚时间里往前走，他应该能够转过来并往后走，往前和往后之间没有重要的差别。在虚时间里，没有科学定律在该处失效的奇点，也没有人们需要在该处乞求上帝的宇宙边缘。宇宙既不创生也不毁灭结束。它就是存在。在霍金的宇宙图像中，这个虚时间既没有开端也没有终结。它是有限的，如同地球只有有限的面积一样。 也许虚时间才真正是真实的时间，而我们称为实时间的仅是我们的想像? 多伊奇相信，某些物理状况偶尔也会导致不同世界中的不同时期发生重叠。美国作家梅奥克斯称，1969年10月20日，他与好友LC在167号高速公路上，遇上了一位穿着40年代服装的年轻女士，驾着一辆挂着1940年车牌的老式车。车上还有一位小孩。那两个过去的人见到他们，十分惊恐。他们有过简短的交流，然后女士、小孩与车突然消失。而在更早，1901年8月10日，牛津圣休学院女院长莫伯丽和她的同事朱尔丹在凡尔赛宫附近，走进了18世纪的珀蒂特里亚农花园，并看到了当时的女王玛丽-安东尼娅及其他人。 宇宙中有一种奇妙的“弦”，它是宇宙大爆炸之后不久所形成的残留物，能使时空发生扭曲。哥特说，可以利用“弦”作为回到过去的高速公路。 是否已有发达的外星文明正在利用某种形式的联系网络进行时间旅行呢? 九“多宇宙”论 如果时间旅行是可能的，我们就可以回到过去。这就有问题了。假如某人回到过去，遇到了自己的外祖母，无意之中将她杀死了。那么，他怎么能够出生长大，并回到过去呢(外祖母佯谬)? 这一点“多宇宙”论有一个答案。 “多宇宙”论认为：每一个恒星、每一个星系、每一个宇宙的遥远的角落发生的每一个量子跃迁都使我们这里的世界分岔，变成成千上万个它们的副本。根据埃弗雷特的量子力学的解释，毫无疑问确实存在着无数非此即彼的世界。他认为，时间机器在某个世界肯定已经存在了。在“多宇宙”论者看来，问题很简单，时间旅行其实是在平行的世界中所进行的旅行。时间不再被看成一个清晰的线性的维，而是被视为一个由具有复杂分支的时间小路所形成的网。回到过去后，实际上就形成了另一个平行世界。此