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时空幻想曲——悼念霍金

时空幻想曲——悼念霍金

作者: 谢健生 | 来源:发表于2018-03-14 19:35 被阅读291次

       嘣!宇宙在奇异点处爆炸开来,迄今已有137亿年,人类对于这无垠的年岁所知甚少,所得到的感知仅仅包含在神话和个人幻想当中。短暂的人类史,如蜉蝣之于天地,一粟之于沧海,以至于在3K宇宙背景微波辐射被探知之前,我们一直以为宇宙便是无穷的存在。 

       “无穷”似乎只在数学上站得住脚,因为数学往往超越了实在性,它高度提炼了自然事物某些方面的性质,进行抽象化再做演绎推理,“无穷”的结果只能装饰想象的天空。而对于宇宙自然事物,将“无穷”施加于其身,往往会归于缪误。

       设想时间的开端是在无穷遥远处,那么我们此时此刻的宇宙的熵值必定是无穷大,任何两个原子处于无穷远处,整个宇宙处于一片死寂之中。我们现在不会有星系,地球,人类和蛋白质……它们早已在无穷遥远的年代里裂解、分散、远离。

       时间不会始于无穷,空间也不可能具有无穷值。我们倾向于设想:物体在空间这个舞台上演绎,而无论演员出演与否,舞台就在那里。这种宇宙观在牛顿的经典力学中得到它的“权威”,这即是超距作用所依附的绝对时空观。此后三百年,物理学界都认为,时间机械地平均地流逝。康德和马赫却致以最有力的打击,而爱因斯坦把剑一挥,当即了结了牛顿这一“合理的设定”。空间是由物质所“开拓”的,不存在没有物质的空间。在狭义相对论中,每个运动参考系具有各自的时间和空间;到了广义相对论,时空告诉物体如何运动,物体塑造时空的形状,以至于在宇宙的不同处,时间流逝也不均匀。而讽刺的是,爱因斯坦在他的场方程中为了符合他认为的“静态宇宙”的设定,强行加入宇宙常数,此举也正是绝对时空观从中作祟;而戏剧性的是,在哈勃提出著名的星系退行速度与距离成正比的哈勃定律之后,爱因斯坦认为宇宙常数是他一生最大的错误——再经过若干年,对于宇宙的膨胀机制的假设中,又再次将宇宙常数作为“暗能量”作为其中的作用力。接下来是怎样的剧情,没有人能给出答案,在这场戏剧中,只有时间才知道其中的来龙去脉。

       由于在相对论中,光速不变且为最大,固而时间只是系数为光速的“空间”,因而有了四维时空。这个四维时空就像是粘滞系数极高的流体,物体在其间运动,速度越快,阻力越大,进一步加速便需要更大的推动力,这就宏观表现为惯性质量的增加,而速度所带来的还有在另一参考系中空间的压缩和时间的膨胀,时空就是这样充满弹性和粘性。

       无论在日常还是在科研,时间更多的是参与事件和运动的计算。它不像空间一样触摸得到,可以眺望。它就像一条地下河,默默地流过,带给地表的花开花谢。而这不禁让人深思,时间,它真的存在吗?——时间是观念上的错觉。它来源于人类的劳作活动,对于春暖秋凉,河水涨落,斗转星移的认识,以此制定了历法。时间基于周期性,无论太阳时,摆钟,甚至最为先进的原子钟,都是如此。所以衡量时间测量的精准度,就要考察工具的周期的稳定性。但是现在闭上眼睛,设想在宇宙的旷野中,没有星辰,没有虫鸣鸟叫,没有任何具有周期性的物体,这里的时间将失去意义。你从A处移动到B处,所发生的仅仅只是空间的移动。而期间是否有所谓“时间流逝”,是不得而知的,也好像没有做这样假设的必要。

       如果来到量子的世界,宇宙就更像是一张高维的网,相互缠绕,彼此作用。在这里你无法像经典力学和相对论一样,通过物体的速度和位置,而得到它的整个时间维度上的所有事件(很有宿命论的味道)。量子力学是赋予所有事件发生、演变、结果的概率,并且这种概率是无法从以往事件中得到的,而我们的宏观世界,只是这种微观概率所得到的期望值。另外在量子世界,存在一种“幽灵般的作用”,整个宇宙是一体的,以某种方式联结在一起,形成另一种“超距作用”的机制。于是在此基础上,又诞生平行宇宙,膜宇宙等理论。

      所有这些想法和理论,不知将走向何方?时空的幻想曲,接下来由谁来谱写演奏?愿有生之年,能聆听到最和谐的终章。

                        2018.3.14 霍金逝世,感慨而发,于华南师大。

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