时间没有信条:你是宇宙的逆行者

文/无敌的大王

本文没有《信条》电影情节,可以放心阅读
本文供你解乏,也可用于催眠

诺兰的最新大片《信条》(TENET)上映一周多了,看过的小伙伴是不是感觉这次不只烧脑,还烧糊了?没关系,反正电影本来就是胡编的(狗头保命)。


片名TENET是一个回文结构单词,就是正读和反读的字母序列是一样的,最早出现于庞贝古城出土的一块叫Sator Square的石板上。石板上的一组单词横看竖看、左看右看、正看倒看、斜着看、转着圈看都一样。

回文结构

TENET在石板最中间的位置,在拉丁语中大概是“拥有”和“掌控”的意思。诺兰选择这个象征着循环和闭合的符号来贯穿影片,这表达了他对时间的理解,过去影响了未来,未来又决定了过去等等。所以无论他怎么完善故事中时间运行的逻辑和巧妙地安排电影情节,最终还是把绝大多数观众带到了云里雾里,毕竟这完全有悖于我们日常的经验和直观的感受。

时间究竟是什么?为什么我们记得过去,而非未来?是我们存在于时间之内,还是时间存在于我们之中?说时间“流逝”到底意味着什么?当我倾听时间的“流逝”时,我到底在倾听什么?

时间是否也有它遵循的信条?

/巨人的时间观/

“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。”
——牛顿用这句话来嘲讽胡克身材矮小,根本不可能看得比牛顿远。

已知的第一个问出“时间是什么”的巨人是亚里士多德,他自己的结论是:时间就是对变化的度量。事物在不停变化,“时间”就是对这种变化的计量。

亚里士多德的观点合乎逻辑,时间就是当我们问“何时”时会涉及的事物。“你多久之后回来”表示“你何时回来”。“何时”这个问题的回答涉及将发生的事情。“我会在三天之内回来”表示在离开与归来之间,太阳会在天空升落循环三次。

那么如果一切改变都不发生,时间会停止流逝吗?亚里士多德认为会的。因为时间是对变化的度量。如果一切都不改变,那时间也就无从谈起。

牛顿的观点则与亚里士多德完全相反。他对时间的解释是:“时间就好像一条无头无尾的均匀连续流逝的长河,和物质运动无关,它是绝对的、无限的。绝对空间与绝对时间互不依赖,也不与物质和物质的运动相关。”就算所有物体保持不动,甚至我们灵魂的活动都凝滞了,这种时间仍然会流逝,这就是“真实的”时间。

牛顿认为,“真实的”时间无法直接触碰,只能通过计算间接地理解。时钟只是在尽力反映这种均匀统一的时间流动的装置,但是并不精确。

牛顿与亚里士多德

而爱因斯坦对时间的最可贵之处是整合了亚里士多德和牛顿的时间观念:

超越有形物质的时间与空间的确存在,但不是绝对的,它们并不独立于发生的事件,与世界上的其他物质也并没有所区别。

以我们人类目前的知识来看,世界是各种场作用和影响的结果。构成星球、我们触摸得到的物体的材料是“狄拉克场”;“电磁场”主宰着光、电、磁;而“引力场”是引力的来源,同时也是构成牛顿时空的材料。

时间与空间就是引力场本身。我们可以把时空想象成一大块画布,上面画着这个世界的故事。但这块画布与世界上的其他东西是由相同的材料——场——构成的,它们是一体的,可以把世界看成多层帆布即不同场的叠加,而引力场只是其中一层。

引力场

有质量的物体造成了引力场的拉伸或弯曲,这就是引力与物体下落的原因。相对论还论证了在大质量物体(扭曲的时空)附近的时间流逝得比较慢,现代的很多精密计时器都能证明这一点,低海拔的计时器比高海拔的“走”得要慢。


/个性化的时间/

从上文的叙述,我们可以直观地推论,每个人的时间流逝应该是不一样的,因为物质在时空中的分布不是均匀的。

每个人的过去与未来以光速为极限展开,形成一个个光锥。

过去与未来

在我们习惯的尺度下,把过去与未来分开的延展极其短暂,只有大约几纳秒,几乎察觉不到,结果就是它被压扁为一条水平细带,也就是我们通常所说的“现在”,并且没有任何限定条件。

所以一个共同的当下并不存在,时空的时间结构是由各个独立的光锥组成的。

光锥

当引力波经过,时空泛起涟漪,小光锥就会连片振动,就像风吹过麦田。

光锥振动

可以想象随着时空中质量分布与引力的影响,有些光锥可以回到时空中的同一点,如下图:

光锥回到同一个点

第一个意识到这一点的人是爱因斯坦的忘年交库尔特·哥德尔——20世纪伟大的数学家、逻辑学家和哲学家。

封闭时间线的存在或是我们可以从未来回到过去这件事在逻辑上并不存在矛盾;但有人总爱把事情搞复杂,用混乱可怕的幻想混淆了未来的自由与开放性。

/何以未来/


原因先于结果;先有伤口后有疼痛;杯子碎了不能复原。我们记得过去却不能改变过去,对于未来我们一无所知却似乎一切都还有可能。时间不是一条双向的线,而是一个单向的箭头。时间的这个特征对我们的影响才是最大的,而非其流逝的速度。

然而绝大多数的物理定律都无法区分时间的箭头,牛顿定律、麦克斯韦方程组、爱因斯坦相对论的引力方程以及量子力学方程等等,它们都是时间反演对称的,简单来说就是无法用任何方法区分它们是运动本身还是时间反演操作。

首先抓住了问题的根本的是德国数学家鲁道夫·克劳修斯,他指出了一条注定留名的定律:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。

如果一段影片中只有一只球在滚动,我们是无法分辨影片是正常放映还是在倒放的。但是如果球停了下来,我们就知道是正常播放的。倒放的话,球会自己动起来,这是不可能发生的事。球减速到最终静止下来,是由于摩擦,摩擦生热。只有在有热量的地方,才会有过去与未来的差别。念头从过去延伸至未来,而非反之,因为实际上思考也会在我们的大脑中产生热量。

克劳修斯引入了“熵”的概念来描述这种不可逆过程。

“熵”(用S表示)是个可测量也可计算的量,在孤立系统会增加或保持不变,但永不减少。这条定律就是“热力学第二定律”,也被称作“熵增定律”,公式写作:

                                              ΔS≥0

在基础物理学中,这是唯一一个能够表明过去与未来有所区别的方程,唯一一个涉及时间流动的方程。

克劳修斯

我们曾学到,让世界运转需要能量,所以我们开采石油、开发太阳能、探索新能源,能量使机器运转,让植物生长,让我们充满活力。

但我们好像还忽略了点什么,我们在学校还学到,能量是守恒的,即“热力学第一定律”。那为什么我们还需要不断补充能量呢?为什么不能一直使用相同的能量?

真相是能量并没被消耗掉,世界运转需要的不是能量,而是低熵。

能量最终都会转化为热能,即热量,它会传到冷的物体。想要把它取回来,重新用来让植物生长、机器运转,并不存在这种免费的方式。这个过程中能量保持不变,但熵增加了,熵无法回转。

没有低熵,能量会稀释成相同的热量,世界会在热平衡态中睡去——过去与未来不再有分别,一切都不会发生。

在地球附近,我们有着丰富的低熵源——太阳。太阳源源不断给我们送来高密度的能量。太阳的低熵又来自何处呢?太阳诞生于一个熵更低的状态,形成太阳系的原始星云甚至有着更低的熵。由此一直向过去追溯,直到宇宙最初极低的熵。

正是这个熵的增加驱动了宇宙的伟大,宇宙的形成就是个逐渐无序的过程。

插播一段霍金的过往
毫无疑问霍金是一个聪明绝顶的人,当他身体还健康时并没有什么明确的人生目标,肆无忌惮地挥霍着自己的才智。直到他20多岁患上了肌肉萎缩性侧索硬化症,得知时日无多(事实上他又活了几十年),他意识到自己还有很多事情想要做,但必须专注才能有所成就。他之所以选择宇宙学这个方向,一是他疏于学业导致实操性的课程掌握得不太扎实,他认为纯理论方向的研究有助于他通过考试(生病之后更别无选择)。此外其实他也还存在一丝妄念:也许参透了时空的奥秘就能找到回到过去的方法,他的身体也能恢复健康,也许也不会患上疾病。
霍金
最终,他自己找到了答案:时间不会倒流,破镜也不会重圆。

关于时间,其实还有很多可以说的,但我们仍然不了解时间。时间从不同角度去看会有不同的面目,也许我们永远也无法得知时间的信条,甚至“时间是什么”这个问题都是错的。

我们人类,作为生物体,我们不创造低熵,要维持自己的有序状态就需要不断从环境中摄入低熵。

整个宇宙就像一座缓慢倒塌的山,逐渐瓦解倾覆。我们人类只不过是在山脚挖洞的鼹鼠,又盲又弱,凭着自己微小的能力在宇宙的洪流中短暂驻足。

在印度的宏大史诗《摩诃婆罗多》的第三部分,一位叫夜叉(Yaksa)的强大神灵问般度(Pandava)族中最年长、最智慧的坚战(Yudhistira):“所有秘密中最伟大的是什么?”

答案被传颂千年:“每一天都有无数人死去,然而那些还活着的人就好像会不朽一样在生活。”

我们每一个人都是宇宙的逆行者,唯有爱与勇气让我们前行——在你破碎之前——

End


参考资料:

1. 《时间的秩序》卡洛·罗韦利

2.  纪录片《霍金:时间简史》


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