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爱因斯坦的不满

http://www.newdu.com 2017-10-14 中国教育新闻网 李·斯莫林 参加讨论
爱因斯坦相对论中的块状宇宙图景是物理学去时间化过程中的决定性一步。但对于自己的理论导致了时间的消失,爱因斯坦表现得相当矛盾。前一章中,我们看到,爱因斯坦从块状宇宙
    
    爱因斯坦相对论中的块状宇宙图景是物理学去时间化过程中的决定性一步。但对于自己的理论导致了时间的消失,爱因斯坦表现得相当矛盾。前一章中,我们看到,爱因斯坦从块状宇宙图景中寻找到了慰藉;不过令人诧异的是,他却对块状宇宙图景的深层含义感到不满。哲学家鲁道夫·卡尔纳普在他的自传Intellectual Autobiograpy中透露了这件事。他记录了自己和爱因斯坦展开的一场关于时间的对话:
    一次,爱因斯坦告诉我,关于“现在”的问题让他忧心忡忡。他解释道,人们对现在的感知意味着:“现在”对人类而言非常特殊。从本质上看,“现在”与过去以及未来完全不同。但是,物理学还没有找到这一点重要的不同,也不可能找到这一点不同。科学无法紧紧抓住人们对“现在”的感知。对他而言,这意味着要接受痛苦却又无法回避的现实。
    爱因斯坦陷入了沉思,一旁的卡尔纳普却认为自己洞悉了这一问题的答案:
    我对他说,所有客观存在的事物都能被科学的语言描述。一方面,我们可以通过物理学来描述事件的时间序列;另一方面,我们可以(从原则上)通过心理学来描述人类对于时间的种种特别感知,包括人对过去、现在和未来的不同态度。
    我无从得知卡尔纳普当时到底在想什么。据我所知,没有任何基于心理学或生物学的方法,可以使我们从一个没有时间的世界中感知时间。对于卡尔纳普的回答,爱因斯坦并不满意。卡尔纳普写道:“爱因斯坦认为,这些科学描述不可能围绕人类的需求;‘现在’有着某种特别的本质,目前还处于科学的范畴之外。”
    爱因斯坦的不满源于一个简单的洞见:一个成功的科学理论,势必能够解释我们对自然所作出的观测。在我们作出的许多观测中,最基本的一个就是时间制定了世界的秩序。如果要求科学必须涵盖并解释我们观测到的一切自然现象,那么这其中势必要包括我们所感知的世界,即一个由瞬间组成、随时间流逝的世界。难道不是这样吗?自然世界包含了我们的感知,难道这不是一个最为基本的事实吗?具体的过程难道不需要通过一个基本的物理理论来加以描述吗?
    我们的每一次体验,每一次思索、感觉、行动、计划,都隶属于一个个瞬间。在我们面前,世界就是由许多瞬间组成的序列。对此,我们无从选择。我们无法选择栖居于哪一个瞬间,无法选择到底是顺着时间前进还是逆着时间后退;我们无法快速跳过某些时间,也无法改变时间的流逝速率。从这些角度看,时间完全不同于空间。你或许会对此表示反对,事情也总有一个发生地点。但是,我们还有选择的余地:我们可以选择朝空间的哪个方向运动。这是空间和时间的一个很大区别,这一区别将影响我们的所有感知。
    爱因斯坦和卡尔纳普有一点共识:我们感知中的自然世界是一连串有关现在的序列,可这一点尚未进入物理学家的世界观。未来的物理学,当然你也可以说描述未来的物理学,会面对一个简单的分叉点。我们是认同卡尔纳普的观点,同意“现在”不能被科学所描述的观点呢,还是继承20世纪物理学的伟大直觉,努力探索一条通往新科学的道路,让爱因斯坦再也不必“痛苦地接受现实”?
    在爱因斯坦看来,“现在”是真实的,它应该是真实世界客观描述的一部分。他相信(正如卡尔纳普所记录的那样),“‘现在’有着某种特别的本质,目前还处于科学的范畴之外”。
    爱因斯坦与卡尔纳普的对话发生于60多年前。60多年过去了,我们在物理学和宇宙学的发展上取得了长足的进步。是时候,将“现在”带入物理学家所描述的自然世界中了。在本书第二幕,我将解释,为什么我们目前的认知水平已经要求我们把时间重新植入物理学的核心之中。
    在本书第一幕,我回溯了物理学家将时间驱逐出物理世界的9个步骤。伽利略发现落体的轨迹是第一步,朱利安?巴伯的无时量子宇宙是最后一步。在时间重生之前,我们必须将这9个论断一一击碎。
    这9个论断可分为三类:
    牛顿式论断(指基于牛顿力学或牛顿范式的论断):
    ●通过对过去数据的图示法将运动冻结;
    ●发明独立于时间的位形空间;
    ●牛顿范式;
    ●决定论;
    ●时间可逆性。
    爱因斯坦式论断(指基于狭义相对论或广义相对论的论断):
    ●同时的相对性;
    ●时空的块状宇宙图景;
    ●始于大爆炸的时间起始点。
    宇宙学论断(指将局部物理学研究法扩展至整个宇宙而引发的论断):
    ●量子宇宙学中时间的终结。
    这9个论断否认了“现在”的真实性,将自然世界概括为块状宇宙图景。在这一图景中,作为一个整体的宇宙的全部历史才是真实的。在这一图景中,时间就像另一维空间,包含时间的因果律可以被不含时间的逻辑推理替代。在广义相对论和牛顿力学中,人们会谈及历史随着时间推移而变化,但这里的时间只是一种数学顺序的描述,无法产生“现在”。在这些理论中,时间并不真实。这里,我延续前文所给出的“真实”的定义,即真实必须联系于瞬间,真实必须是关乎某一瞬间的真实。为了使对比更加鲜明,我将称以上理论为无时理论。
    驱逐时间是科学进步必须要付出的代价,在我们下一阶段的旅程中,我们将看到这个论断的荒谬之处。
    这9个论断都受一个共同的谬误所蒙蔽——牛顿范式。牛顿范式认为,我们可以通过初始条件以及作用于其上的物理定律预言出任何系统的未来,这一范式可以延伸至整个宇宙。然而,我们即将看到,牛顿范式无法外推至整个宇宙,我们无法得到任何正确的宇宙学理论。当我们进行盒中物理学研究时,牛顿范式是个非常有效的方法,但在宇宙学问题面前,它失效了。
    在9个去时间化的论断中,来自相对论的论断最为有力。在第14章中,我们将证实这9个论断的无效性。在击碎各种去时间化的论断后,我们将重新考虑物理学和宇宙学到底可以从时间的真实性中收获多少。
    (本文摘选自湛庐文化出品的《时间重生》,2017年2月出版) (责任编辑:admin)
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