【时间简史】时间的箭头

老键
楼主 (文学城)

照霍金说,时间旅游对于人类是不可能的,这个结论本身不值得大惊小怪,鲜有科学家会一本正经说这是可能的,但霍金的推理比较奇怪,基于两点,第一是宇宙无边界(no boundary)假设,第二是弱人类(weak anthropic) 假设,宇宙无边指宇宙不管处于怎样一个状态和大小,是膨胀还是收缩,抑或一成不变,它并不处于另一个客体之中,宇宙就是全部,除此无他,宇宙若有诞生之刻,也是从无到有,而不是如婴儿诞于母腹,这自然是否定了神创,这个意义上说宇宙无边几如说苦海无边,搁下这个哲学意义上的讨论不表,宇宙无边意味着宇宙的发展不可能来自外因,而是内部固有趋势所驱,这个趋势可以理解为一个时间向量(有指向的变量),称作宇宙时间箭头cosmological arrow of time。

除了宇宙时间箭头,还有另两个,一个是热力学时间箭头thermodynamic arrow of time,再加上一个心理学时间箭头psychologic arrow of time(有意思了吧)。热力学箭头总是从有序指向无序,因为无序的状态可以有无数个,有序的状态只可能是有限个(否则不成之为有序了),所以任何一个时间点上,事物变得更加无序的几率总是远高于变得更加有序的几率,中文成语说破镜难圆泼水难收就是再好不过的例子,我们人类正是处于无数个这样例子组成的现实里,一只杯子有N多种可能变成一堆碎片,而一堆碎片没有任何可能还原成一个杯子,这样的现实造就了我们的心理学箭头 - 我们认识中的时间流向总是从有序到无序的。

那现实究竟是怎样的?这要看一下支配现实的物理学定律,我们会发现除了一个定律之外所有的定律,不管是经典力学还是相对论还是量子力学都与时间的流向无关,也就是如果时间倒演并不会违背这些自然定律,而那唯一一个与时间流向有关的定律就是热力学第二定律(熵增定律)。这里不存在少数服从多数的事,再多的定律和时间流向无关都没用,只要有一个定律和时间有关,就由这个定律说了算,因为现实必须同时服从所有的定律。

事情这样就完了?不是。人类在宇宙中的存在才多久,满打满算从生物形态学上与大猩猩分离出去才最多700万年,而最早智人的出现才在40万年前。宇宙呢,承认大爆炸是起源的话,也有138亿年的历史,如果把宇宙历史凝聚为一年,人类的历史最多才几秒。那末我们人类从这瞬间感知的现实以及从这现实里提炼出来的物理学定律,有多大可能完美描述漫长宇宙历经的现实呢?可能性几乎为零。在人类意识诞生之前的漫长宇宙历史中,完全有可能出现不遵循热力学第二定律的片段,也就是说前面提到宇宙时间箭头完全不必是单向从有序指向无序的,在某些时期,从无序走向有序完全不是没可能的。

好了,假定确实宇宙历史上存在这样一个从无序向有序发展的时期,如果那时恰好有人类存在,我们的意识会获得怎样的感知?显然,我们会记得一堆碎瓷自动合成一个光滑的杯子,成语也会变成破镜必圆覆水必收。对于今天的人类来说,那就是逆着时间而行了。这样的现实并不会十分的不可思议,苹果照样会掉到牛顿头上,霍金照样会写出时间简史,不同的只是他们都将从death bed上苍老地诞生,然后越活越年轻地最后进入母腹。

这算完了吧?还没。霍金认为即使宇宙给人类提供了这样时间旅行的机会,人类也无福领略,皆因我们的碳基生命决定了我们的心理学箭头必定与热力学箭头一致,我们的意识并不是独立存在的,我们靠神经元触突或其他脑功能搭建出来的意识是靠肉体供能而保持鲜活的,我们意识里添加了一样新的感知,从意识这个局部来说是有序度增加了,但这个有序度的增加是靠人体消耗大量能量来维系的,所谓消耗能量就是将十分有序的食物转化为完全无序的热量排出体外,人体能量消耗的无序化程度,要远远高于神经元有序化的程度,因而从整个生命体来说,总的变化是从有序变得无序。这是人类生命必须遵循的时间箭头,在一个遵循与此相反的时间箭头的宇宙中,我们人类是完全不可能存在的,所以人类永不可能享受时间旅行。

当然这只是我理解的霍金的观点,理解正确与否,不得而知,认同与否,我暂时不置可否。

 



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lovecat08
有看,没有懂!国庆快乐!
老键
寒苇同学,我又交作业了。那谁西东兄冯兄理学大拿和更多的文学大拿都可来批改
老键
算了,只要知道你做菜都是逆着宇宙时间箭头就够了,从无序到有序神一样的存在
花似鹿葱
你的箭头刺伤了我!
老键
交了作业才可入眠,各位晚安,国庆快乐
花似鹿葱
唉吆喂,七一加拿大日没人庆祝啊?
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renqiulan
老键先生早安!霍金书里、哲学科学相互交错。Penrose与他合著的书,则重科学,广用精用物理及数学模式,较可供实验论证。
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renqiulan
在猜想阶段,几乎什么都可能,只要合乎內在逻辑,这跟诗文创作有点相似。
冯墟
我的确是学物理的,很佩服非物理专业的同学读和谈物理!
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renqiulan
加拿大人。
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renqiulan
先生晚安!
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renqiulan
冯君不妨提点意见,给大家科普一下。
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renqiulan
花姐想必曾经中过了丘比特的箭吧,滋味还不错的,是吗?
花似鹿葱
痛得发麻
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renqiulan
窃以为 Carl Sagan 的 Cosmos 写得层次分明,“宜乎众矣”,文彩也远胜霍金。不看Cosmos书?有视频。
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renqiulan
太多君子好逑了。最后中的那一小爱神之箭,才最爽吧,我猜想。
冯墟
物理学中几乎所有的方程都没有规定时间箭头,唯独熵增加原理是个例外。时间得顺着熵增加的方向。世界达到完全均衡,熵达到极值,
冯墟
一些社会科学家借用熵增加概念。美国五花八门,熵值尚小。东方文化强调统一,熵值肯定高许多。哈哈
唐宋韵
然而,万有引力已经让宇宙高度不均匀。这个现实如何被熵增加原理所打破?另外,生命就是典型的反熵增加。
老键
Indeed the readbility isn't good but its hanwei s assignment
老键
我不怕,又不是写论文,一生丢人现眼久矣,治大学如编小诗,治大拿如煎小虾,罪过罪过
中间小谢
"時間箭頭"是同義反復 ..

Better without this kind of tautology.  Often, popular science books while in attempt to make physics more "accessible" end up mystifying it.

I think time in physics can be explained in two simple lines. Most people will understand:

1, in physics, there is no time in the ordinary sense, instead, it is only a variable in the equations measured by the clock.

2, in physics, if there is anything similar to our experience with time, it is the notion of entropy in statistical physics which demonstrates how a well established structure loses its characteristics.

老键
被时间刺伤很容易治,选一条直路倒着往后走
老键
对我等吃瓜群众而言Penrose最抓眼球的是他对量子宇宙是否有意识的思考
老键
欢迎你回归理性。well, physics says entropy is the emperor
中间小谢
可見你則一如既往地 ...

喜歡装模作樣.

It is about physics. I wasn't thinking of who you were supposed to be. You shouldn't have reminded me.

 

 

寒苇
I did recommend this book of Hawking's. It won't hurt to ...

check it out. I have never given anyone a reading assignment here. That being said, I appreciate your humor. 

冯墟
熵增定律只适用于封闭系统。生命系统、地球等都不是封闭系统。
老键
Just kidding. Love to browse through all kinds of books
唐宋韵
你可以随意定义“封闭系统”。但热力学第二定律的确是有漏洞或悖论的。
冯墟
跟外界有能量交流的,怎么是封闭系统。我教过大学和中学物理,这个由不得你,直接扣分 哈哈
紫若蓝
无序是常态,无序的尽头都是重置reset,生命好像是反嫡的存在,死是生命的reset,不懂物理的物理爱好者瞎说几句LOL