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“真正的时间”不存在!

时间:2022-01-31 百科知识 版权反馈
【摘要】:我们经常听说,也经常看到,根据爱因斯坦的相对论,“时间对于所有人来说并不是以同样的方式流逝”。但这正是一种对“相对论”一词的错误解释。正如前文讲述的,时间的概念并不存在。对于在火星上发生的现象,我没有任何方法测量其固有时长,即便我根据爱因斯坦物理学的知识可以利用其他观测结果将之重现。但是有一个比时间更基础的实体继续存在:时空的因果结构。
“真正的时间”不存在!_海滩上的爱因斯坦

“真正的时间”不存在!

我们经常听说,也经常看到,根据爱因斯坦的相对论,“时间对于所有人来说并不是以同样的方式流逝”。但这正是一种对“相对论”一词的错误解释。正如前文讲述的,时间的概念并不存在。相对论讲述了每个对象(例如一个观察者)的固有时长只对该对象有效。他可以使用这些固有时长来确定自己的固有时间,以便从他选择的任意瞬间,如法国大革命、他的出生时间或其他瞬间,开始测量其固有时长。我的固有时间之于我的流逝方式与任何其他观察者的固有时间之于他们的流逝方式完全相同。但在我的固有时间和其他观察者的固有时间之间没有直接关系,也不可比较。想要将它们进行比较并不比,例如,将巴黎和里昂之间的里程与洛杉矶和旧金山之间的里程相比较,更有意义。

另一方面,我们无法定义任何有意义的整体时间的概念(我们会看到如何在实践中确定这样的概念,它们或多或少类似“整体时间”的概念)。我的固有时间在我所在的地方而非其他任何地方被定义。在某些情况下我可以尝试“扩大其有效性”到其他地点,但即使这是可能的,它仍然是人为、主观且任意的:这一扩大不对应于任何可测量物,不对应于任何我们能够看作物理上的现实之物……这只是给事件任意地贴标签,但它却可能带来了便利;在宇宙学中所说的宇宙时间(temps cosmique)就是一例,它让我们可以标明宇宙发展史中的所有事件,但它们也许并不对应于天体物理进程的时长。

因此,我的固有时间和我的固有时长只对我自己有意义,而我是唯一一个能对其进行测量的人。对于在火星上发生的现象,我没有任何方法测量其固有时长,即便我根据爱因斯坦物理学的知识可以利用其他观测结果将之重现。

总的来说,两个观察者A和B的固有时间t(A)和t(B)之间没有任何共同点:一般来说并不存在任何两者同时被确定的时空区域(除非A和B相遇),而且也不存在任何将之相比较的方法。但还有需要再次强调的重要一点:在任何情况下,A眼中t(A)流逝的方式与B眼中t(B)流逝的方式完全一样:每人的固有时间的流逝是相同的,即便没有任何整体时间被定义。这一想法非常精妙且重要。从来就没有真正的“时间减速”,没有真正的“时长的收缩(或扩张)”。

观察者A可以测量与其相关的一段历史(一个进程)的时长d(A),即其世界线的一部分。观察者B无法获取这一时长,无法对其进行测量。但是他可以观察A的历史并测量固有时长:不是与他无关的A的历史时长,而是他(通过自己,B)对A的历史的观察的时长。这一观察事实上属于他自己(B)的历史,而经由手表测量得到的是他的固有时长d(B)的值。这个数值与d(A)没有丝毫关系。在天文学中,两者之间的关系决定了所谓的“偏移”(décalage,大部分情况下即“红移”)。例如让我们想象一次持续一周的超新星爆发。这就是说一个位于超新星旁边的钟表会显示一个固有时长(超新星的固有时长也是钟表的固有时长)dSN=1周。我们可以观察爆发。在爆发开始时接收到的信号,以及爆发结束时接收到的信号之间,我们会测量到一个固有时间dobs(这是我们经历的时间,我们的钟表测量的时间)。而这一时长不是一周。这两者的比率确定了它们的偏移(或红移)z=dobs/dSN-1。它只在两个固有时长相等的情况下消失,通常情况下都不是这样的(除非是巧合)。

 

因果关系

由于狭义相对论使时间消失,所以大部分与时间有关的特性也消失就并不令人惊奇了:同时性、先时性、时间顺序上的过去、现在和将来等概念,都结束了。这是多么美好的清理啊……但是有一个比时间更基础的实体继续存在:时空的因果结构。

我们不能再说某件事情于时间顺序上来说是同时、先于或后于另外一件事情。但在确切的数学含义里,我们可以说这两件事情“有或没有因果关系”。如果有,其中一个就是“在因果关系上先于”另一个。但它并不是在时间顺序上先于另一个,因为除了在很有限的局部及完全主观的情况下,时间顺序已经没有意义!

 

图3:因果关系的过去和未来

 

图4:世界线
两个观察者由他们各自的世界线代表。沿着每条线,他们的“固有时间”在流逝,这一时间对应了他们的世界线在时空中的“长度”,但并不存在任何与两者都相关的“时间”。

 

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