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为什么时间的流动是一种错觉

让人类的情感与数学相匹配是物理学的终极目标。

马克斯·泰格马克在他的书《我们的数学宇宙:我对现实终极本质的追求》中写道:“时间不是幻觉……迈克尔·西格尔

n他的书我们的数学宇宙:我对现实的终极本质的追求美国作家马克斯·泰格马克(Max Tegmark)写道:“时间不是幻觉,但时间的流逝却是幻觉。”在这个月的鹦鹉螺,看着流通过各种科学门户网站的概念,我们重新审视2014年组成的视频采访中首次(转录),在麻省理工学院的物理学教授解释了为什么时间是一回事,数学的感觉完全是另一回事。Tegmark,也是2017年的作者《生活3.0:人工智能时代的人类从他的物理工具箱的万花筒中窥探世界,获得了极大的乐趣,这是非常清楚的。在我们的采访中,他从椅子上探出身子,挥舞着双臂,把水瓶倒在酒店的地毯上,以阐明一个观点,他一直处于一种动画状态,很像他研究的那些物体(既有微观的,也有巨大的)。

智慧小语:“我喜欢和哲学家交谈——他们太烦人了!”组成说。“这就是他们的伟大之处。它们迫使我们面对我们没有验证过的假设,并常常帮助新的物理理论诞生。”


你说时间不会流动,但我们的主观感觉是它会流动。我们哪里做错了?

我们肯定会觉得时间在流逝。然而,这并不是看待现实的唯一方式。我可以说10的29次方个粒子组成了我,它们以非常复杂的模式移动。爱因斯坦指出,最优雅的数学描述方法是,让我们看看每个粒子在三维空间中的位置,然后在四维时空中画出来,时间是第四维。

如果我的膝盖上有一个没有移动的粒子,这个粒子对应一条线。在任何时候,它都在同一个地方。如果我看一个红血球的一部分粒子,它一直围绕着我的循环系统旋转,它在时空中形成了一个超级迷人的形状。如果我把我所有的红细胞放在一起看,它们会做一个辫子图案造成了这种难以置信的时空纠缠。如果你在我思考的时候看一下我大脑中的电子,它会更加复杂。但它仍然只是一个四维图形。所以我可以说现实是一个复杂的四维模式,或者我可以说它是这个东西,感觉它在变化和移动。哪个更基本?哪一个更正确?这只是描述同一事物的两种不同方式。

有趣的是,物理学和其他任何领域一样,都有一些让人非常情绪化的热点问题。

解释事物为什么会有这种感觉是科学家的工作之一吗?

我们已经见过很多例子,表明事物的感觉和它们在方程中的样子是非常不同的。我想说的是,几乎所有物理学上的重大突破都将此作为最困难的元素。如果你回到爱因斯坦提出狭义相对论的时候,你会发现洛伦兹和闵可夫斯基等人已经写下了很多数学公式。但爱因斯坦是那个设法弄明白了它是什么感觉的人。他说,如果这些就是方程,感觉就像当你接近光速时,你会觉得时间变慢了。人们说,哇,这太奇怪了!然后他们做了实验,结果是正确的。我和物理学家大卫·瓦恩兰聊得很开心。他告诉我,他造了两个原子钟,它们非常精确,把其中一个放在另一个下面一英尺的地方,并且能够测量到它运行得更慢!

然后量子力学出现了。它太复杂了,100年后人们还在争论它!然而,数学是美丽和干净的。从根本上说,随机性是一种错觉,因为在数学中没有随机性,尽管它可能让人觉得是随机的。我对时间也是这么说的。尽管时间的流动基本上是一种错觉,数学上没有流动的东西,方程没有变化,只有一个单一的四维模式,尽管是一个非常复杂和美丽的模式,在时空中。如果你仔细研究它,你会发现它就像时间的流动。作为物理学家,这是我们最终需要解释的:为什么一切都是这样的感觉?我们不应该天真地认为事物的感觉总是它们实际的样子,因为物理学的历史是一长串的例子,我们意识到事物的最终本质与它们的感觉是非常不同的。

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如果时间不流动,我们如何理解热力学第二定律,即时间沿着熵增加的方向流动?

有趣的是,物理学和其他任何领域一样,也有一些让人们非常情绪化的热点问题。时间,特别是所谓的热力学第二定律就是其中之一。这是一个简单的陈述,一般情况下,事情会变得越来越乱。这让你可以定义时间的方向。但一直有很多争议。一方面,像亚瑟·爱丁顿这样的人,倾向于把这看作是一个神圣的原则。它是神圣的,不应该被质疑。他有一句名言,他说,所有的事情都可能被证明是错误的,但如果某个理论家挑战热力学第二定律,那对他来说就太糟糕了,因为他除了最大的羞辱之外没有任何希望!另一方面,也有很多人说,看,我们在物理学上不应该有任何神圣的东西,一切都必须被质疑,包括热力学第二定律。

这就像《Brian的生活》的结尾,他们说,“你从一无所有开始,你将回到一无所有。”你失去了什么?”

热力学第二定律有什么问题?

事实证明,你可以从更基本的东西中推导出热力学第二定律。比如说我做了一些笨拙的事情,比如把水洒在地毯上。如果我向后播放一段视频,你看到水从地毯上掉下来进入瓶子,那看起来就完全错了。但是如果你只是放大,看看粒子在空气中其他粒子之间的运动,它看起来非常合理,就像一堆保龄球以另一种方式反弹一样。经过100年的思考,我们终于意识到这个解释是令人惊讶的。这与138亿年前发生的事情有关。我们的宇宙之所以变得越来越混乱,是因为它昨天开始处于一种整洁的状态,前一天更整洁,138亿年前更整洁。

为什么宇宙一开始就这么整齐呢?

我认为这意味着没有神圣的时间时代。它出现了。在遥远的未来,如果我们发现自己在一个宇宙中所有的恒星都已熄灭,和所有的黑洞蒸发,和所有的辐射已经稀释的暗能量,扩大我们的宇宙,我们这里有一些非常冷浴光子和那里热平衡;我们称之为德西特空间,它将不再有时间感。你无法决定时间是走这条路还是那条路。到那时,时间将再次消失。就像那首诗,这就是世界终结的方式/不是砰的一声,而是一声呜咽

如果我看看我的手表呢?它会滴答前进吗?

不会有一个手表因为手表里所有的原子,或者所有的质子,都会衰变。所有衰变的粒子都会离开宇宙视界。如果有一个手表,它的功能,将会有一种时间感和变化感。但就像手表并不总是存在一样,手表也不一定总是存在。

测量时间与时间的存在有什么关系?

说时间是我们用时钟来测量的,这听起来很愚蠢。但这是一个很深的事实,如果没有clocks-bearing记住,每一个原子都是时钟,在某种意义上,周围是别的东西,你可以认为是一个时钟不会改变了,但整个能够定义一次,和整个的能力感知时间也将一去不复返了。这样一来,时间可以从无到有,也可以从无到有。就像我最喜欢的一部电影的结局,布莱恩的生活和巨蟒剧团(Monty Python)一样,他们说:“你从一无所有开始,也将一无所有回去。”你失去了什么?没有什么!”嗯,我们将会看到!


迈克尔·西格尔是《纽约时报》的特约编辑鹦鹉螺

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