(本篇文章可配合音乐食用=w=) 人类为什么还不会时间旅行? 因为人类还无法超越光速?人类没法进入黑洞内部?还是说因为人类只是三维生物,因此我们永远不能掌握时间的奥秘? 《时空恋旅人》 如果,你要是能回去问霍金,他会说:“人们也许希望,随着科学技术的推进,我们最终能够造出时间机器。但是,如果这样的话,为什么从来没有一个来自未来的人回来告诉我们如何实现呢?” 人类有关时间旅行的技能点似乎一个都没get到,那今天, 我们就亲自来研究研究时间旅行到底是怎么一回事? 时间不过是人类的幻觉? 在研究时间旅行之前,我们得闹明白到底 啥是“时间”。 现在,假设你手上有两块高精度的瑞士石英表,将其中一块高举过头顶,一块放低些,数三个数,1-2-3,然后你再看两块手表,如果他们能达到极致精确的话,现在这两块表的时间已经不同步了。 这是意大利物理学家 卡洛·罗威利在Ted上做的一个互动实验: 高处的时间走得更快,低处的时间走得更慢。 《星际穿越》 试想一下,如果你有一个双胞胎兄弟(或姐妹),他住在高海拔的山上,而你住在海边,50年后你们再相见,就会发现时间的流逝在你们身上体现的不一样(理论上,住在高处的人会老得更快),尽管你们都过着北京时间。 再比方说,我们在很多科幻故事里看到过的情节:登上宇宙飞船的人,在几十个地球年后回到地球时仍然年轻,因为对他自己来说,仅仅只是度过了几个月而已。当你越接近光速旅行时,你的时间就会变得越慢。这就是爱因斯坦狭义相对论中著名的「双生子佯谬」。 《星际穿越》 也就是说,人类其实并没有一个客观的全世界统一的时间标准,每个人的时间实际上都是不一样的。 哥德尔曾说:时间的流逝不过是人类的一个幻觉。 那我们每天参照的时间到底是什么呢? 严格意义上来说,时间一共有 四个变种: 第一种,就是我们日常感知到的时间。你闭上眼睛感知时间,是记忆让你触摸到了时间的存在与流逝,因为渺小人类的大脑只能记起过去而不能忆起未来。科学家称其为心理学时间,在这里时间的概念因人而异。 第二种,是牛顿经典力学引申而出的热力学时间:一个恒定匀速滚动的小球,截取其运动的一个片段,小球匀速滚过的距离除以速度,就得到了小球经历的时间。 让我们把小球替换成匀速转动的指针则更好理解, 指针转动了多少距离,我们就知道经过了多久的时间(分针转动一圈是一小时)。 《信条》 重点是,在这种绝对时空观里,时间是独立存在,且均匀流逝的,和空间、速度都没有任何关系。但问题是,如果我们说“时间过去了一小时”,这也是一种同义反复,因为秒、分钟、小时,都只是人们定义和切割时间的一种方式,而不是时间本身。 1915年,爱因斯坦提出相对论之后,这种对时间的看法才第一次被真正颠覆。 在相对论的概念里,时间并不独立存在,它既和物体速度有关,也和空间有关:宇宙是由一个奇点大爆炸之后诞生的,宇宙膨胀的过程也是诞生了时间,然后不断流逝的过程,科学家称其为宇宙学时间。 《星际穿越》 那么,相对论所指的时间是唯一的客观真理吗? 时间究竟凭什么说是流动的、有方向的,问题仍然没有解决。在相对论看来,时空是连续而无限可分的,但是在量子力学时间中,时空却有最小单位而且不连续。 比如时间的最小单位,也就是普朗克时间为10的-43次方秒。科学家就曾利用把一台利用所谓的超精细跃迁定义时间的氢原子钟,把时间“切成薄片”,目前的最高纪录是, 时间大约可以被“切”到十万亿分之一秒那样短。 有一种科学理论认为,时间是完全不必要的一种假设,就像物理学不需要假设上帝存在一样,每一个现在都是完整的宇宙。 1955年,在爱因斯坦逝世前的几周,他写下了一段颇有宿命论的话: “对于我们这些相信的物理学家而言,过去、现在和未来只是一直存在的一种幻觉。” 爱因斯坦 除了回忆之外,我们似乎没有办法证明过去真的存在过,而未来,也未必真的存在。所谓时间流动只是因为我们人类大脑运作的方式,而非真有此事。 那么,「时间 」是个伪概念吗? 时间对于我们意味着什么? 时间里藏着人类文明的根基——因果律。 因果律即任意宇宙状态都是其之前宇宙状态积累的结果;任意运动状态都是其前运动状态累积的结果;即什么样的因对应什么样的果。我们之所以有了过去,才成其为现在的我们;有了现在的我们,才能走向未来。 但随着科学的发展,我们发现因果律这一人类文明的信条也将被摧毁。 接下来我们将进入物理学里 最诡异的科学实验中——请系好安全带。 在开始实验之前,我们先来了解两个理论: 「观察者效应」:是指"观测"这种行为对被观测对象造成一定影响的效应。打个比方,我看着小狗的时候它会变得更可爱,我不看小狗,它就会变丑一些。也就是说观察者的行为可以决定对象的物理形态发生变化。 「波粒二象性」:指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。说人话就是,比方说光就具有「波粒二象性」,也就是在微观层面,光既可以是一颗颗小圆球(粒子形态),也可以呈现一圈圈波纹的涟漪(波的形态)。 科学家在实验中将光子一粒一粒的发射出来并让它随机通过两个狭缝, 在没有观察者的情况下,光子会呈现 波的形态。但当科学家 在狭缝旁边放一个观测仪器,观测光子到底从哪个狭缝中穿过时,光的波动性就会消失,它又会 在屏幕上投射出粒子才有的点状投射。这就是著名的 双缝实验。 在这一实验基础上, 约翰·惠勒提出一个 吊诡的想法,他将双缝装置中间增加了一些半透镜 (光子有一半的几率通过,一半的几率被反射),让光子穿透狭缝的过程更加复杂。 实验表明光子会预判人类将观察哪几个路径,从而决定以粒子形态呈现,没被观察到的路径以波的形态呈现。 也就是说, 观察者的行为可以决定过去发生的事,在这个 「延迟选择量子擦除实验」中, 结果先于行为发生,因果律的时间顺序在这里颠倒了。 人类是因果律的臣民,播下种子才能长成大树,冬天来了,所以变冷了,因为父母相爱,才诞生了我。 「因果律」被否定,人类文明的根基将不复存在。 不过,人类文明危机并非现在才出现。早在18世纪,哲学家休谟就曾发起过疑问,休谟认为「因果律」是不存在的,这不过是人类自己哄自己玩的把戏。 这就像古时候人们会觉得“鸡叫”是太阳升起的原因,因为每到四五点钟鸡就叫了,鸡叫完太阳就升出来。从时间排序上,鸡叫总在太阳升起前。人们会对这一印象反复记忆,从而形成一套完整的因果关系。 《星际穿越》 科幻作家刘慈欣曾提出过一个有趣的假说——“射手”假说:有一名神枪手,在一个靶子上每隔十厘米打一个洞。设想这个靶子的平面上生活着一种二维智能生物,它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后,发现了一个伟大的定律:“宇宙每隔十厘米,必然会有一个洞。”它们把这个神枪手一时兴起的随意行为,看成了自己宇宙中的铁律。 高级文明对人类随意的举动没有因果,但人类社会没有「因果律」,就意味着科学与法律都不复存在。康德认为人类必须凭借「因果律」才能认识这个世界,人类的大脑就是「因果律」的产物。 文章看到这里,你的脑子里可能已经有「因果律」存在和「因果律」不合理的两种观点在“打架”了。 人类无法容忍两套自相矛盾的理论存在,我们势必要找出唯一的真理,但宇宙似乎可以容纳这种矛盾。 《源代码》 相对论中有一个「火车隧道悖论」,讲的是一辆火车穿过隧道,它的长度与隧道刚好相等,速度接近光速。在隧道参考系下,由于尺缩效应,火车的高速运动使其长度比隧道更短;然而在火车的参考系下,隧道比火车短。 火车司机和隧道管理员争执不休,他们决定做个实验来验证真相。当火车进入隧道后,隧道管理员同时关闭隧道两侧的大门,以证明火车更短;火车司机则在列车完全进入隧道后,派人在车头和车尾同时放一枚烟花,以证明隧道更短。结果是两个实验都可以顺利进行,两个结论也都成立。 火车司机和隧道管理员所坚信的真理都没有错,他们只是所在的参照系不同而已。 那么,现在我们或许可以回答时间是什么了: 时间是否就是因果律的形态之一,它是我们理解宇宙的一种维度,而并非是客观存在的真理呢? *以上图片皆来源于网络 书籍推荐: /往期回顾/
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