说到时间和空间,就不得不想到明年年初,中美合拍,文体百花齐放……
哈,开个玩笑,关于灵魂是否“真实”存在,古往今来一直是人们十分在意的一个问题,生老病死,灵魂轮回,这是中国古老文化的旧有思想,有人相信也有人不信。新时代自然应该有新的理解,也恰好现代物理还没能解释灵魂的本质,所以我的推论也是基于我自己的理解而得出,如若不够硬核,大家不妨一笑了之。
回到正题,如果大家有大概了解过爱因斯坦的广义相对论,那么就一定知道爱因斯坦相对论中的四维时空观,我们的宇宙是由长宽高的空间三维和独立的一个时间维度组成。
那么,为什么时间作为四维之一为什么会被独立出来讲呢?这就不得不提到同是物理四大基本力之一的引力了,无独有偶,引力恰恰也是四大基本力之中最特殊的一个力,与强力、弱力和电磁力相比,它显得太小了,只有大约其他三力的十分之一而已。
有一个著名的效应“钟慢效应”——
我们可以假设一个车,长L,一个球对地速度是C。一开始车静止,球从车尾跑到车头,车头回到车尾,用时2L/C。现在车开始以速度V朝一个方向跑,球对地速度还是C,那么球从尾跑到头,再从头跑到尾,用时L/(C+V)+L/(C-V)=2LC(C∧2-V^2)=2L/(C-V^2/C)>2L/C。这样一来,时间就缩短了,将这个直线运动结论推广到圆周运动就是钟慢效应,扩展到三维空间就有了狭义相对论中引力场扭曲时间,引力越大,时间就会越慢。
为什么会产生这种现象呢?对于一般人而言,推导公式的过程我们不需要深入了解,但是至少结论我们一定要了解一二的,所以一部分相对复杂的公式我也不一一列举,有兴趣深入了解的可以自己去了解。
从1687年开始,牛顿的第二定律F=ma和万有引力公式F=(GMm)/r^2统一天体万有引力现象和地面物体运动的基本现象。(简单来说就是引力等于天体的圆周运动产生的向心力。)
1867年麦克斯韦的麦克斯韦方程组统一了一切电与磁的现象。 (电和磁都是电磁波,光也是电磁波的一种。)
1905年爱因斯坦的狭义相对论统一了低速和高速运动,也可以说是统一了时间和空间。(时间和空间都是闵可夫斯基空间中的分量,时间也是一种比较特殊空间维度,并推导出了质能方程E=mc^2,使质量和能量乘个系数就可以相互转化)
1916年爱因斯坦的广义相对论统一了狭义相对论和引力理论,协调了电磁理论和引力理论。 (把三维空间比作二维膜,引力场就像是一个球砸在空间膜上产生了凹陷,扭曲的膜使附近的物体绕着“坑”旋转的向心力)
1926年薛定谔的薛定谔方程统一了宏观与微观现象,建立了量子力学。(宏观的物理现象是大量微观粒子统计平均的结果,比如核子是由三个夸克组成,但实际观测质量远大于三个夸克的质量,其他多出来的质量是限制在核子内部运动的三个夸克的动能的宏观表现。)
1948年量子电动力学,结合了狭义相对论、量子力学和电磁理论。
1967年在Yang-Mills理论框架上提出了电弱统一理论,把电磁力和弱相互作用力统一起来,以及在此基础上发展而出量子色动力学用来解释强相互作用力。
以上都为现代物理中目前能够基本证实的理论,从地上到天上统一了引力,从电到磁统一了电磁力,从狭义到广义,在宏观上统一了引力和电磁力。但是随着量子力学对微观粒子的深入研究,新的两大基本力强力和弱力出现在了人们的视野中,各种各样的问题也不断产生,到目前为止,除引力以外其他三大基本力已经被统一在了一个模型之中,也就是所谓的标准模型。直到2017年希格斯玻色子和引力波的发现,新的大一统理论才刚要开始。
现代量子物理中有一个多维宇宙的观点,从超弦理论、再到M理论,目前只处于假说阶段,无法论证,但是却是唯一能完美的统一四大基本力的唯一理论,这个假说甚至认为宇宙有多达11个维度。除了我们肉眼所能感知的三个空间维度外,其他的都蜷缩在很小的尺度我们无法观测。
著名的蚂蚁爬管的例子——
假如在花园里有一根长长的水管,这个水管无线薄,很细,上面有一只蚂蚁在爬,如果我们离的远一点,这水管在我们看来就好像是一维的,就是一根线。
如果我们要描述蚂蚁的位置,那只需要一个维度就行了,就是他离水管的起点有多远,那如果我们凑近了看,就会发现,其实这个水管还是有粗细的。蚂蚁不光可以顺着水管的方向爬,它也可以在水管上转圈,转圈的那个方向也是一维度。
所以,如果要精确的描述蚂蚁的位置的话,我们就需要知道两个维度,一个是长长的那一维,一个是绕成圈的那一维。
如果想生动形象地了解关于低维到高维的知识,那么一定要读一本科普读物——埃德温·艾勃特的《平面国》。
受限于我们三维肉体的限制,我们很难想象高于三维空间的存在,但是思维却可以不受空间的限制模拟和想象出更高维的空间存在,数学上描述多维空间存在时,经常引用一个与实轴对应的虚轴i(i∧2=-1)来描述,计算机也能够模拟计算出高维空间模型,也许随着科技的进一步发展,所谓的蜷缩的维度会慢慢的展现在我们面前,随着基因技术和计算机神经连接技术的发展,我们旧人类的肉体可以升级为现代人类的身体,从而获得高维的感官。
如果我们把十维宇宙比做十条线,那么引力所影响的时间维度就是贯穿于其他十个纬度的线,而引力大小恰好是其他基本力的十分之一左右呢,大自然的巧合正是无处不在。有一个猜想说的正是引力是能穿越维度作用的力,即引力之所以弱小是因为分散到了多个维度。
和引力十分相似的是,同样能使时间变慢的还有思维,我们也把它称为“意识”、“想象力”等等,而人的灵魂正是其载体。 我们总是觉得学习的时间显得很慢,而娱乐的时间过得很快。我们总是觉得梦里的时间很长,而梦醒后发现只是那么短暂。人在死亡的时候,甚至能在一瞬间回忆一生的画面。
那么灵魂究竟是什么东西呢,它有没有可能存在于一个从未被人类感知的维度呢,它是否"真实“存在呢?
科学家认为,灵魂是意识的一种特殊经历,产生是因为量子重力效应作用于大脑微管内,这一过程可以称为Orch-OR效应(意识的客观回归)。 一些科学家用量子力学理论对其进行解释,濒死体验发生于量子物质形成的灵魂离开神经系统与自然界发生交互,引起大脑微管量子引力效应,进而灵魂进入宇宙。刘慈欣的科幻小说《球状闪电》也有对量子态灵魂的描述。
不过既然现代物理理论还没有给出确切论断,那么我们也不妨放开思维,大胆幻想。作为一个类似于量子计算机的灵魂,当它一旦离开了肉体的束缚,也许可能消散,像《平面国》中被三维生命从二维世界“抓”出来的二维生命一样,从一个更“客观”更高维的视角来“观察”这个世界吧。
即使我们的灵魂被大脑束缚在肉体之中,我们依然可以用想象力描述平行世界中的故事,构建无数个与现实世界对应的虚幻世界,那些世界可能存在魔力、原力、超能力,有时候我们是否不禁会想,那些小说、动漫、影视里的世界是否真实存在呢?
就像量子涨落所描述的一样,真空并不是空无一物,原子核的真空中有胶子不断在产生正夸克与负夸克又变回胶子,最终归于真空,而留下的只有胶子传递的强相互作用力把核子紧密结合在一起;正如那些由我们想象力构筑的平行世界不断出现然后消失在我们现实生活里,最终留下的只有记忆,读书就仿佛是一场灵魂维度的旅行,正是想象力的传递,把你和我的灵魂紧密结合在一起。