时间在各处流失速度不同:你的脑袋会比脚衰老得更快

2018年10月14日 10:26 次阅读 稿源:新浪科技 条评论

今年四月,意大利理论物理学家卡洛·罗威利(Carlo Rovelli)在伦敦皇家学会著名的法拉第剧院中做了一次时长一小时的讲座。讲台上横拉了一条红线,以契合罗威利此次讲座的主题:“时间是一条长线”。线的左侧代表着过去,比如恐龙、宇宙大爆炸等等;右侧代表着未来,代表着未知事物。“我们现在差不多在这儿。”说着,罗威利在红线上挂了一个安全锁,标记着“现在”所处的位置。


但他随后话锋一转:“我要说的是,时间其实并不是这样的。”

接下来,罗威利对我们奉为常识的时间观提出了质疑。他首先针对的是“时间在各处流失速度相同”这一观点。事实上,时间在引力场更强的地方会流逝得更慢。假如你把两台显示时间相同的时钟放到不同的地方,比如一台带入太空,另一台放在地球上,然后再把它们放到一处,就会发现两者显示的时间有所不同。“这是事实”,罗威利表示,“这意味着你的脑袋会比你的脚衰老得更快。”另外还有“现在”的概念。我们不会与任何人“天涯共此时”。“如果我看着你,我现在就能看见你——但事实上并非如此,因为光线从你身上传播到我眼中是需要时间的,所以我看见的只能算过去的你,比现在的你稍晚了一丁点儿。”因此“现在”这种说法无疑是一个虚幻的肥皂泡,“我们若躲在其中,就能忽略光线的传播需要时间这一事实”。

随后,罗威利又谈到了“时间只有一个方向,只能从过去流向未来”这一观点。不同于广义相对论、量子力学和粒子物理,热力学与时间方向的概念息息相关。热力学第二定律指出,孤立系统中的熵、或者说无序程度,永远不会随时间的流逝递增。但罗威利指出,这并不意味着我们的传统时间观有着牢固的理论基础。熵、或者说无序程度,是一个主观概念。“秩序只存在于观察者的眼中。”换句话说,过去与未来之间的区别、以及随时间增加的熵,都取决于其宏观效果。“我们描述一个系统的方式,反过来要取决于我们与这个系统发生相互作用的方式。”

说到最后一点时,罗威利的措辞变得谨慎了些。他认为时间是离散的,但这一理论还不够站得住脚。“为什么这么说呢?因为我还在研究这一理论!它还没有被写入教科书呢。”他编写的三条量子引力公式针对“时钟测量的对象”提出了三条理论。首先,时间有最小量,它的单位并非无限小。其次,既然时钟和任何物体一样、都具有量子态,那么时间的读数也可能出现叠加。“你不能说在这一事件和另一事件之间隔了多长时间,因为就像量子力学一样,时间的流逝也可能存在概率分布的问题。”这就意味着第三点:在量子引力中,事件发生的次序并不是线性的,而是“彼此盘根错节”,并且“并不存在更优先的时间变量,任何事物都可以作为一个变量。”

就连“眼下这一刻转瞬即逝”这种说法也经不起推敲。在经典的牛顿物理体系中,这句话当然没错。“但世界并不是按这样设计的。”罗威利解释道。在四维时空中,光线的轨迹呈圆锥状、或者说越来越大的圆圈状,就像池塘中的涟漪会扩散得越大一样。没有信息能超过这个“光线圆锥”的边界,因为信息的传播速度不可能超过光速。

“在时空中,处在‘过去的光线圆锥’中的一切都属于过去,”罗威利说着把手摆成了一个倒置的圆锥的模样,“这些都是能对我们产生影响的事物。但未来则恰恰相反。”他接着把手摆成了一个正立的圆锥的形状,“因此在过去和未来之间,并不是只有一条简单的线,而是隔了大量的时间。”罗威利让一名观众想象自己住在距地球250万光年的仙女座中,“你人生中的100万年对我而言既非过去、又非未来。可见‘现在’并不是一个单薄的时间概念,而是极为厚重。”

这不禁令人想到罗威利的新书《时间的秩序》(The Order of Time)中的一句话:“研究时间就像把一片雪花捧在手中。你在研究它的过程中,它就会在你的指间逐渐融化、化为乌有。”

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