我在他的书中我们的数学世界:我对现实终极本质的探索马克斯·特格马克(Max Tegmark)写道:“时间不是幻觉,而是时间的流动。”鹦鹉螺我们重温了2014年对Tegmark的视频采访(以下是首次录制),其中麻省理工学院的物理教授解释了为什么时间感是一回事,而数学是另一回事。That Tegmark,也是2017年生命3.0:在人工智能时代做人,通过他物理工具箱中的万花筒观察世界,获得了极大的乐趣。在我们的采访中,他从椅子上探出身子,挥舞着手臂,把水瓶倒在铺着地毯的酒店地板上,开车回家,他一直处于一种活跃的状态,很像他研究的物体(微观的和巨大的)。
你说时间不流动,但我们的主观感觉是它流动。我们哪里出错了?
我们当然觉得时间在流逝。然而,这并不是看待这个现实的唯一方式。我可以说,29个粒子的10次方构成了我,它们以一些非常复杂的模式移动。爱因斯坦指出,用数学方法描述这一点最优雅的方式是,让我们看看每个粒子在每个时间点在三维空间中的位置,并在四维时空中绘制这一点,其中时间是第四维。
如果我有一个粒子是膝盖的一部分,它没有移动,那么这个粒子对应于一条线。任何时候,它都在同一个地方。如果我看一个红血球中的粒子,它一直在我的循环系统周围旋转,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,它们会制作编织图案在时空中制造出了这种不可思议的纠结。如果你在我思考的时候看着我大脑中的电子,它会更加复杂。但它仍然只是一个四维模式。所以我可以说,现实是一个复杂的四维模式,或者我可以说这是一个感觉正在改变和移动的东西。哪一个更基本?哪个更正确?这只是描述同一事物的两种不同方式。
有趣的是,物理学和其他领域一样,也有一些让人非常激动的热点问题。
解释事物为什么会有这种感觉是科学家工作的一部分吗?
我们已经看到了很多例子,说明事物的感觉与方程中的样子有很大不同。我认为,几乎所有物理学的重大突破都把这一点作为最困难的因素。若你们回想一下爱因斯坦提出狭义相对论的时候,你们会发现像洛伦兹和闵可夫斯基这样的人已经写下了很多数学知识。但爱因斯坦是一个设法弄清楚这会是什么感觉的人。他说,如果这些是方程,它的感觉是,如果你接近光速,你会感到时间变慢。人们说,哇,真奇怪!然后他们做了实验,结果是正确的。我和物理学家大卫·怀恩兰进行了一次有趣的交谈。他告诉我,他造了两个超精密的原子钟,把其中一个放在另一个的一英尺以下,并且能够测量出它跑得更慢!
然后量子力学出现了。这太复杂了,100年后人们仍在争论!然而,数学是美丽和干净的。随机性基本上是一种错觉,因为数学中没有随机性,尽管它可能会让人觉得随机。关于时间,我也是这么说的。尽管时间的流动基本上是一种幻觉,但数学上没有流动,方程式没有改变,时空中只有一个四维模式,尽管非常复杂而美丽。如果你仔细研究,你会发现这感觉就像是时间的流动。作为物理学家,这是我们最终需要解释的:为什么每件事都会有这样的感觉?我们不应该天真到认为事物总是以其真实的方式感受,因为物理学的历史是一长串我们意识到事物的最终本质与它们的感受截然不同的例子。
如果时间不流动,我们如何理解热力学第二定律,即时间朝着增加熵的方向流动?
有趣的是,物理学就像任何一个领域一样,只有少数几个热点问题让人们非常激动。时间,特别是所谓的热力学第二定律就是其中之一。这是一个简单的说法,通常情况下,事情会变得更加混乱。这样可以定义时间的方向。但关于这一点有很多争议。一方面,像阿瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)这样的人往往认为这几乎是一个神圣的原则。这是神圣的,不应该被质疑。他有一句名言,他说,好吧,所有的事情都可能被证明是错误的,但是如果有一个理论家挑战热力学第二定律,那么对那个理论家来说太糟糕了,因为对他来说,除了最大的耻辱外,别无希望!另一方面,很多人说,看,我们不应该在物理学上有任何圣牛,一切都必须受到质疑,包括热力学第二定律。
这就像《布赖恩的一生》的结局,人们会说,“你从无到有,你会回到无。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推导出热力学第二定律。比方说我做了一些笨拙的事,比如把水泼到地毯上。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,那看起来就大错特错了。但是,如果你放大并观察粒子在空气中其他粒子中的运动,向后看会非常合理,就像一堆保龄球从另一个方向反弹一样。经过100年的思考,我们终于意识到这种解释是令人惊讶的。这与138亿年前发生的事情有关。我们的宇宙变得越来越混乱的原因是因为它昨天开始时是一个整洁的状态,前一天甚至更整洁,138亿年前甚至更整洁。
为什么宇宙以这样一种整洁的状态开始?
我认为这意味着没有神圣的时代。它出现了。如果在遥远的未来,我们发现自己身处一个所有恒星都被烧毁,所有黑洞都被蒸发掉,所有辐射都被扩大我们宇宙的暗能量所稀释,我们所拥有的只是光子在这里和那里的基本热平衡的冷浴;德西特空间,我们称之为-这里将不再有时间感。你无法确定时间是朝着这个方向还是那个方向发展。时间将再次消逝。就像这首诗一样,世界就是这样结束的/不是砰砰一声,而是呜咽一声.
如果我看了看手表怎么办?它会向前走吗?
不会有手表,因为手表中的所有原子或所有质子都会衰变。所有衰变的粒子都会离开宇宙地平线。如果有一块手表,而且它还在工作,就会有时间感和变化感。但就像手表并不总是有的一样,也不一定总是有手表。
测量时间与时间的存在有什么关系?
说时间是我们用钟测量的,听起来很愚蠢。但这是一个非常深刻的事实,如果没有时钟,记住每个原子都是一个时钟,从某种意义上说,有东西围绕着其他东西运转,你可以把它想象成一个时钟——当它不是已经过去的变化,而是定义时间的全部能力,以及感知时间的整个能力也将消失。因此,时间可以从无到有,也可以回到无。这就像我最喜欢的一部电影的结局,布莱恩的一生《巨蟒》中,人们会说,“你从无到有,你将一无所获。你失去了什么?什么都没有!”好吧,我们拭目以待!
Michael Segal是鹦鹉螺.
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