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时间的未来

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果我们认为时间是真实的,并认为宇宙的终极理论如宇宙一般具有时间不对称性,我们就能避开这一困难。然而,我们一方面要论证时间的真实性,另一方面又要论证“宇宙各处正在发生什么”这个问题有没有意义。这里,“正在发生”指的是和我们感知的时间流逝同步发生。有人会试图调和时间的真实性和同时的相对性之间的矛盾。还有一点值得注意,全局时间假设并没有和证实狭义相对论的实验观测相矛盾。

在本书第二幕,我们爬出了无时的深渊,让时间回归本位,回归我们世界观的核心。在第一幕中,我们呈现了诸多时间非真的论证,这些论证看似强大,实则基于一个谬误,即将牛顿范式扩展为一个能够描述整个宇宙的完整理论。正如我们所看到的那样,牛顿范式的成功之处在于,它是描述了宇宙局部系统的物理学。但这一特征,恰恰破坏了牛顿范式之于整个宇宙的适用性。如果想让宇宙学以及基础物理学继续向前发展,我们就需要一个自然规律的新概念:它应该能在宇宙尺度上成立,能够避开所有的谬误、困局、悖论,并能够回答旧理论框架无法解答的问题。此外,这个新概念应该是一个科学理论——这就意味着,它应该作出可被可行实验证实或证伪的预言。

第10章中,我们开始探索这样一个新框架,并提出了指引我们这一探索工作的基本原则。其中最为重要的原则,就是莱布尼茨的充足理由律,它迫使我们回答宇宙作出每一个取舍的理由。充足理由律导出了其他一些原则:全同关系的同一性,解释的自给自足性,单向关系的不存在性。这些原则限定了一个框架,我们必须通过彻底的相对关系来理解自然界中万事万物的一切性质。

若想实现这些原则的要求,若想发现可行的宇宙学理论,那么,在我看来唯一的方法就是假设自然规律随时间演化。这又要求时间具有真实性和全局性。一个很有前途的进展正是第14章中描述过的形状动力学,形状动力学在广义相对论中重新唤醒了最佳全局时间的概念。

允许自然规律演化的真实时间,加上我们所列的这些原则,为新的宇宙学理论打下了基础。在本书第二幕第11章至第18章中,我们描述了迈向新宇宙学理论道路上的诸多发展。这些发展还不完备,还没有形成一个自洽的理论。相反,它们是一种愿景:它们告诉我们该如何重构宇宙,又该如何重构宇宙学要承担的任务。虽然所有发展都没有事实依据,但很多发展为可行的实验作出了可被验证的真实预言。无论最终是被实验证实还是证伪,它们至少展示出这样一个事实:从时间真实性的假设出发,我们能得到一个更具科学性的宇宙学理论。

真实的全局时间也能帮助我们解决其他一些物理学的未解之谜。举例来说,我们需要超越量子力学的统计式预言,才能描述并解释单个事件中到底发生了什么。在第12章和第13章中,我描述了两种通往更深层次量子理论的方法。这两种方法都要求时间是最为基本的。这两种方法与量子力学之间似乎有着非常大的差距,我们或可以通过实验对它们加以区别。

另一个时间真实性大显身手的场合,就是描述宏观世界的行为。宏观世界演生出了热力学,也一并演生出了温度、压强、密度、熵等概念。在经典层次,时间似乎拥有很强的方向性,我们可以识别出许多时间箭头,它们可以显著地区分过去和未来。有些理论中,时间不是基本的,而是演生的,宇宙的时间非对称性在这些理论中令人费解。时间非对称性要求我们把这个世界最为显然的特征,归因于极不可能的初始条件选择。如果我们认为时间是真实的,并认为宇宙的终极理论如宇宙一般具有时间不对称性,我们就能避开这一困难。

然而,我们一方面要论证时间的真实性,另一方面又要论证“宇宙各处正在发生什么”这个问题有没有意义。这里,“正在发生”指的是和我们感知的时间流逝同步发生。全局时间观意味着,我们所感知的时间流逝可以被宇宙各处共享。当然,这直接违背了狭义相对论和广义相对论中的同时的相对性原理。我们必须直面这个冲突。因为同时的相对性,以及真实是一种共享概念的观点,产生了我们在第6章中所述的块状宇宙图景。在块状宇宙中,我们日常感知中最基本的部分——时间的流逝,并不是真实的。

有人会试图调和时间的真实性和同时的相对性之间的矛盾。这样做,要么需要唯我论的现实概念,要么需要因观测者不同而不同的现实概念。这些现实观中,真实的现在和尚未真实的未来之间没有客观区别,也没有所有观测者都能认同的区别。而且,正如我强调的那样,在超越量子力学理论或理解空间演生的过程中,全局时间假设对我们有莫大的帮助。还有一点值得注意,全局时间假设并没有和证实狭义相对论的实验观测相矛盾。在形状动力学中,我们看到过这一点。最后,自然界中是否确实存在最佳全局时间,还是要靠实验来判断。这也正是我赞同这一假设的原因,它可以作出可被实验验证的新的预言。

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