
20 世纪 40 年代文山家具封边胶厂,因斯坦已经老了。他每天下班路上享受的,是和个人结伴回,边走边聊。
这个人就是哥德尔,20 世纪伟大的数学之。他用不完备定理找到了数学体系的漏洞,但今天我们要说的,是他另个惊人的发现:哥德尔的旋转宇宙。
1949 年,哥德尔研究相对论,夏天就宣布找到了因斯坦程的个新解,个让因斯坦都吃惊的宇宙。根据相对论,这会扭曲时空,让光锥向外倾斜。离中心足够远时,光锥会翻转。在这个宇宙里,飞船飞到光锥翻转的位置之外,就进入逆行的时间。
再飞回临界圆内,你就回到了自己的过去。这个结论不违反相对论。
在哥德尔宇宙中,旋转的离心力被负宇宙常数抵消,宇宙不膨胀也不收缩,但时间变成了环,过去和未来模糊了。可惜,我们的宇宙并不旋转,观测表明时空总体均匀。
我们很难体验那种宇宙,但这也让人思考:时间到底是什么?为什么有些数学宇宙里能回到过去?
在所有物理概念里,似乎只有熵规定了时间的向。热力学二定律中,克劳修斯造出 “熵” 这个词。可逆过程熵守恒,不可逆过程熵增加。
但克劳修斯没料到,这个词给物理学出了个大难题:熵的不可逆到底来自哪里?热本质是分子运动,归牛顿力学管。
牛顿力学是可逆的,时间正反运动没区别。那为什么热量只能从温传向低温?玻尔兹曼给出了答案:熵是微观粒子的状态数。
举个简单例子:两个格子放粒子,放个粒子,状态数 2 种;放两个粒子,状态数 4 种,但两颗粒子都在个盒子的情况只有 1 种,而平均分布有 2 种。粒子越多,平均分布的概率越大。
比如 6 颗粒子,总可能 64 种,左三右三有 20 种,而全在盒只有 1 种。宏观上,粒子数巨大,平均分布概率接近 。
所以,虽然单个分子运动可逆,但大量粒子热运动,可逆被概率淹没,粒子然以压倒的概率。牛奶和水然融,热然从温流向低温。
但加入万有引力,事情变复杂了。引力让粒子聚集,星系似乎比星云有序,那星云形成星系,熵是增还是减?
如果抛开传统有序序概念,只看状态数和概率,在引力背景下,粒子聚集成恒星才是概率大的演进式,均匀分散反而反常。所以恒星诞生演化,熵依然增加。
克劳修斯当年把熵增广到整个宇宙,认为宇宙熵不断增加,终达到大值,能量不再做功,宇宙热寂。熵增就是宇宙演化向。
但那时他不知道相对论和黑洞,对时间理解也朴素。后来,熵和时空概念不断发展,很多人笃信熵就是时间向。
物理里找不到二个概念规定演化向。如果等价,那回到过去就需要逆转整个宇宙的熵。但哥德尔计旋转宇宙时,并没这么想。
卡洛・罗韦利在《时间的秩序》里说文山家具封边胶厂,我们只能谈论经验的时间,PVC管道管件粘结胶均匀、统、有序。这是人类特殊视角的近似描述。
我们依赖熵增,被固定于时间之流。我们对时间的感觉来自记忆和对流逝的体验。
记忆形成靠熵的作用,经元变化产生记忆,有记忆才有时间感知。没有记忆,只能感知现在,就不知道时间。
宇宙的时间立于我们,星云聚集成星系,恒星演化,不可逆变化留下痕迹,这就是时间痕迹,产生于宇宙大爆炸,熵增不可逆。相对论的时间中,时空与物质能量相关。
运动让时间变慢,大质量物体附近时间变慢。若撑开时空,能创造虫洞,连接遥远空间。
因斯坦认为,宇宙中并没有 “现在”。写下这句话时,窗外银杏叶落地,小朋友玩耍,写字楼里工人等午饭。
地球另端,决定未来四年的骰子落地。8 分钟前阳光穿过大气层,4 光年外三体可能集结舰队。远夜空,还看得见宇宙大爆炸余烬。
不同时间的宇宙交织成 “现在”。若银河系另端有观察者,可能看到地球上群裸猿用石质武器和猛犸象战。
当下不是切面,每个观测者观测的时空因观测者变化。相对论时空坐标中,时间像空间样是轴,过去和未来都存在。
实验室中,地上的钟比桌上的慢,这是真实实验结果。所以,穿越到未来定可以,乘接近光速飞船或靠近黑洞,就能跨越时间。但回到过去?似乎不能逆转熵增。
圈量子引力理论认为,引力场量子化,时空有小颗粒。自旋网络描述空间,节点是体积量子,时间就是节点变化。
全息宇宙论认为,宇宙被封闭在边界中,我们能获取的信息与边界面积成正比,而不是体积。贝肯斯坦界说,熵是观察者与隐藏区域边界大小的度量,与世界面面积有关。
杰拉德・胡夫特比喻:世界面像电脑屏幕,每 4 个普朗克区域是个像素,代表比特信息。在量子引力中,时间不过是泡沫穿过屏幕时被看到的景象。
如果时间旅行回到过去,会发生什么?种:命运存在,过去未来都已存在,你法死自己姥爷,因为那个过去你已经回去过,刺失败才会有你。
哥德尔旋转宇宙就是这种结构。二种:平行世界,你回去改变的是另个世界,你的世界没变,但能量和质量凭空消失出现,信息凭空产生,熵减问题难解。
世界意义在世界之外。对于系统内的人,这个问题意义。在这个宇宙中,我们活着,感受着,这就是真实存在。除此之外,并彼岸。相关词条:铁皮保温施工 隔热条设备 锚索 离心玻璃棉 万能胶生产厂家
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