近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(11)
2023-07-21 来源:旧番剧
为了便于理解,我们来回忆一下第3章中介绍过的时空的面包片描述。面包条的每一切片是某个观测者的现在;每一片都代表着他或她眼中某一时刻的空间。这些切片一片接一片地按照观测者的体验排列起来的整体,就是一片时空区域。如果我们将这种设想推向极端,将每一片都想象成可以描述观测者眼中某一时刻的全部空间,如果我们再将从古老的过去到遥远的未来间所有可能的切片都考虑进来,这块面包就将代表所有时间内的整个宇宙——整个时空。每一个事件,无论何时何地发生,都可以用面包中的某个点来代表。
如图5.1所示,但这种描述法可能会令你抓狂。站在该图“外面”,我们可以看到整个宇宙,每一时刻的整个空间,这种图在外人的角度是一种虚构的有利位置,没有人有过这种体验。我们都处在时空中。你或我曾经拥有的每一次体验都在某一时刻发生于空间的某个位置。因为图5.1描绘了整个时空,它包含了类似的所有体验——你的,我的,以及每个人和每一件事情。如果你能把镜头推近并密切关注地球上所发生的一切,你将会看到亚历山大大帝正在上亚里士多德的课,列奥纳多·达·芬奇在为蒙娜丽莎画上最后的一笔,乔治·华盛顿横渡特拉华河;
毫无疑问,图5.1是想象出来的,它位于空间和时间之外,没有哪个地方,也没有哪个时刻能提供这样的视角。虽然如此——虽然我们实际上无法摆脱时空的限制,遍览宇宙的全貌——图5.1的描述还是为我们提供了一种分析和弄清楚空间和时间基本特性的有力方法。作为主要的例子,在这一框架下,时间流动性的直观感受可以用电影放映机比喻的变体生动地勾画出来。想象有一束光,一片接一片地的照亮时间片,使每一时间片短暂地亮一下——使时间片成为瞬间的现在——当光照射到下一个时间片时,作为现在的时间片即刻熄灭。现在,按照这种直观方式思考时间,光照亮了某一切片,而时间片中的你在地球上,正在读这些字;光又照亮了另一切片,而另一时间片中的你还在地球上,正在读这些字。但是,又一次,虽然这种图像看起来与日常经验相一致,科学家们却无法找到适合的物理原理来描述这样一种活动的光。
他们仍未找到这样一种物理机制,当其朝着未来不断演化时,能够使某一时刻瞬间变得真实——变成瞬间的现在。
正相反。尽管图5.1的视角是想象出来的,却有令人信服的证据表明,时空条——整个时空,而不是单个的时空片——是真实的。爱因斯坦的工作中尚未引起普遍重视的一点是,在狭义相对论中,所有的时刻都具有同等的地位。虽然现在的概念在我们的世界观中起着重要的作用,但相对性却要再一次颠覆我们的直觉,它声称我们的宇宙是一个平等的宇宙,每一时刻都是同样真实的。第3章中在狭义相对论的框架下讨论旋转的桶的问题时,我们就曾遇到过这个问题。在那里,通过类似于牛顿式的间接推理,我们得出结论,时空足可以作为加速运动的基准。在这里,我们从另一个角度再来考虑这个问题并进一步深入。我们认为图5.1中的时空条的每一部分与其他部分具有同等地位,这正表明,就像爱因斯坦所相信的那样,过去、现在和未来具有同样的实在性,我们所想象出来的时间之流——时空片一片接一片地变得光亮或黯淡——只是一种幻觉。