事实如此浪漫

时间从何而来,为何会流动?

ASU

保罗戴维斯在他的脑海里有很多 - 或者也许更准确地说他的想法。作为亚利桑那州立大学(Arizona State University)的物理学家,他的研究领域广泛,从理论物理学和宇宙学的抽象领域,到更具体的天体生物学领域,即研究地球以外地区的生命。鹦鹉螺在最近一次与戴维斯的聊天中,他们的讨论自然而然地转移到了时间这个话题上,这是他长期以来的研究兴趣。以下是采访的部分文字记录,在篇幅和清晰度方面略有编辑。

问:时间的流动是真实的还是虚幻的?

保罗·戴维斯:时间的流动是一种错觉,说实话,我知道没有多少科学家和哲学家会不同意这一点。它之所以是一种错觉,是因为当你停下来思考时,时间在流动到底意味着什么?当我们说某物像河流一样流动时,你的意思是这条河的一个元素在某一时刻处于先前时刻的不同位置。换句话说,它随时间移动。但是时间不能相对于时间-时间移动时间。很多人错误地认为,声称时间不流动就意味着没有时间,时间不存在。这是无稽之谈。时间当然存在。我们用时钟测量它。时钟不测量时间的流动,它们测量时间间隔的时间。当然,不同的事件之间是有间隔的;这就是钟表所测量的。

那么这种“心流”的印象是从哪里来的呢?

我想打个比方。假设我站起来,转了几圈,然后停了下来。然后我有一个压倒性的印象,整个宇宙都在旋转。我觉得它在旋转——我当然知道它不是。同样的,我觉得时间在流逝,但我知道不是这样的。我想,这种错觉的解释可能与(你头脑中的)某些东西有关,我猜它与记忆有关——记忆的堆积等等。这是我们的一种感觉,但不是时间本身的属性。

另一件事人认为:他们认为否认时间流动否认世界的时间不对称。当然,世界上的事件遵循定向序列。把鸡蛋放在地板上,休息一下。你没有看到鸡蛋组装自己。地震后建筑物跌倒;他们不会从堆碎石中升起。[有]许多,许多例子在世界时期的日常生活中的日常生活中;这是世界的财产。它不是时间本身的财产,并在早期的宇宙和初始条件下寻求解释。这是一个完整的不同和完美的主题。

时间不流动。这是心理学的一部分。

是宇宙的基础吗?

时间和空间是我们构建当前所有宇宙理论的框架,但有一些问题是,这些是否可能是宇宙的突现性质或次级性质。从根本上说,宇宙的法则可能是由某种前空间和时间的形式来表述的,而时空产生于更基本的东西。

现在显然在日常生活中,我们体验了一个立体世界和一系列时间。But back in the Big Bang—we don’t really understand exactly how the universe was born in the Big Bang, but we think that quantum physics had something to do with it—it may be that this notion of what we would call a classical space-time, where everything seems to be sort of well-defined, maybe that was all closed out. And so maybe not just the world of matter and energy, but even space-time itself is a product of the special early stage of the universe. We don’t know that. That’s work under investigation.

所以时间可能会出现吗?

在我的职业生涯开始之前,时空是突现的,是一种次要的品质——某种东西来自于更原始的东西,或者某种东西处于我们对自然描述的底层——这种二分法就一直存在。约翰·惠勒相信这一点,并在20世纪50年代写下了这一点,他认为可能会有一些几何学基础,会产生几何学,就像原子产生了弹性体的连续体一样,人们也在研究这一点。

问题是我们在这方面还没有任何实验手段。你可以想象出数学模型来实现这一点,但测试它们似乎是没有希望的。我认为原因是大多数人觉得如果有什么有趣的支撑空间和时间,任何背离我们的持续时间和空间的概念,它可能只会体现在所谓的普朗克尺度,这是20个数量级小于一个原子核,我们目前最好的仪器是探测比它大许多数量级的音阶。很难想象我们如何以可控的方式得到普朗克尺度上的任何东西。

如果存在多个宇宙,它们是否有一个共同的时钟?

即使在同一个宇宙中,不同观测者和不同地点之间的时间相互比较也是一件微妙的事情。当你讨论一个时钟的速率时,比如说,在黑洞表面附近,它和地球上的时钟的速率是非常不同的。所以在整个宇宙中甚至没有一个共同的时间。

但现在,如果我们有一个包含其他宇宙的多元宇宙,无论每个宇宙在某种意义上是否都有自己的时间,你只能在两个宇宙之间做一个相互比较,如果有某种方式可以把信号从一个发送到另一个。这取决于你的多元宇宙模型。有很多可供选择的,但是在宇宙学家经常谈论的一种——在一种膨胀的上层建筑中出现了气泡——那么就没有直接的方法来比较一个气泡的时钟速率和另一个气泡的时钟速率。

你认为在理解时间方面最令人兴奋的最新进展是什么?

我对实验室里关于时间感知的研究特别感兴趣,因为我认为它有能力在未来几年取得快速进展。例如,在一些著名的实验中,人们显然在某些时刻做出了自由的决定,但我们发现,这个决定实际上是在更早的时候做出的,但他们自己对时间的感知和他们在时间内的行为在事件发生后被编辑了。当我们观察世界时,我们看到的是一个明显一致和流畅的叙述,但实际上大脑只是被来自不同感官的感觉数据轰炸,然后把所有这些放在一起。它整合了它,然后呈现了一个一致的叙事,就像它是有意识的自我。所以我们有这样的印象,我们在负责,一切都很顺利地安排在一起。但事实上,大部分故事都是在事件发生后被重新创造出来的。

当然,当然是人们比思想速度更快地回应。你只需要想一想钢琴球员或网球运动员,以了解他们正在做出有意识的决定的印象 - “球正在朝这个方向发展;我最好在这里移动并击中它“ - 不可能。信号到达大脑的时间然后通过电机系统,回到响应,无法正常工作。然而,他们仍然拥有这种压倒性的印象,即他们实时观察世界并控制着。我认为这一切都是非常迷人的东西。

在基础物理学中,时间有什么特别新颖的地方吗?我认为答案是否定的。有很多新的想法。我认为仍然存在一些根本性的问题;我们已经讨论过其中一个问题:时间是突现性质还是基本性质?而时间之箭的最终起源,也就是世界在时间上的不对称性,仍然有一点争议。我们知道我们必须追溯到宇宙大爆炸,但仍然有不同的问题盘旋在那里,我们没有完全解决。但这些都是一些不切实际的哲学和理论问题关于时间的测量或者任何关于时间本质的问题。

当然,我们总是希望我们的实验同事改进时间测量。在某些阶段,这些效果会变得非常好,我们无疑会看到一些奇特的效果出现。仍然有一个突出的基本问题尽管物理定律在时间上是对称的,在大多数情况下,有一组过程与弱相互作用有关,在弱相互作用中,明显地有一个基本的,时间逆转的,少量的破坏。但它似乎在宇宙中扮演着至关重要的角色。我觉得还是有事情要做的。所以在粒子物理学中仍然可以做实验来揭示这种时间反转的不对称性这种不对称存在于弱相互作用中,以及它如何与时间之箭相吻合。


约翰·斯蒂尔是出版和编辑主任鹦鹉螺

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