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三大主流物理學(xué)理論共同指向一個(gè)事實(shí):宇宙中時(shí)間可能真的不存在

 孫丹陽(yáng) 2021-01-28

如果某一天科學(xué)家告訴你:“時(shí)間不存在”,你會(huì)接受嗎?事實(shí)上,近代物理學(xué)的發(fā)展,正在越來(lái)越強(qiáng)烈地顯示出這種傾向。

這件事追根溯源的開(kāi)端,是在量子物理學(xué)家首次試圖使用量子力學(xué)描述整個(gè)宇宙的時(shí)候:普林斯頓大學(xué)的惠勒和IAS的德維特二人,首次將相對(duì)論引力方程與量子力學(xué)理論結(jié)合起來(lái),兩人獨(dú)立使用自己的方法建立的數(shù)學(xué)模型,得到了一個(gè)共通的、令人極其驚訝的結(jié)果:時(shí)間概念在相對(duì)論與量子力學(xué)結(jié)合之后數(shù)學(xué)的表達(dá)中,完完全全地被抵消了!

兩人在此基礎(chǔ)上,得到了一套描述宇宙整體行為的方程,在這個(gè)后來(lái)震驚物理學(xué)界的“惠勒-德維特方程”中可以看到一個(gè)極其詭異的結(jié)果:宇宙整體是靜態(tài)的,沒(méi)有任何東西在演化或者變化。這個(gè)結(jié)果顯而易見(jiàn)是錯(cuò)誤的,因?yàn)槿魏我粋€(gè)人都能清晰感到“宇宙的變化”,哪怕你揮動(dòng)一下手指,也能證明宇宙是存在變化的——也正是因此,這套方程會(huì)如此有名:因?yàn)樗跀?shù)學(xué)上是徹底正確的,經(jīng)受得住來(lái)自各路科學(xué)家的檢驗(yàn),這非常矛盾!

那么問(wèn)題到底出在哪呢?

科學(xué)家們開(kāi)始嘗試用各種方法,找到這套方程中的破綻,但無(wú)一以失敗告終。后來(lái)許多人意識(shí)到一種極其不可能,但卻是唯一可能性的答案:時(shí)間本身并不存在,所以這套以“時(shí)間存在”為前提的方程,會(huì)顯示出宇宙處于靜態(tài)的矛盾結(jié)論。而如果“時(shí)間”這個(gè)物理量根本不存在的話,這套方程的矛盾也就迎刃而解了。這就像一個(gè)以“0”為分母的數(shù)字,在數(shù)學(xué)模型上會(huì)帶來(lái)無(wú)窮的矛盾意義,你對(duì)這種矛盾找尋的一切解決方法都無(wú)效,最終只有你意識(shí)到這個(gè)數(shù)字本身就“沒(méi)有意義”這件事,換句話說(shuō)也就是該數(shù)字“不存在”的時(shí)候,這種矛盾才能得到了根本的解決。

這個(gè)結(jié)果造就了一批科學(xué)家開(kāi)始研究“時(shí)間是否存在”的問(wèn)題,同時(shí)也帶來(lái)更多的科學(xué)家對(duì)它的質(zhì)疑。

隨后,在試圖把相對(duì)論和量子力學(xué)結(jié)合起來(lái)這件事上,取得更加輝煌成就的理論誕生:弦理論。這個(gè)被主流科學(xué)家普遍認(rèn)為“一旦被實(shí)驗(yàn)證實(shí),將遠(yuǎn)超牛頓與愛(ài)因斯坦,一統(tǒng)物理學(xué)天下”的至高理論,在關(guān)于時(shí)間的問(wèn)題上,依然強(qiáng)烈地表現(xiàn)出“認(rèn)為時(shí)間是虛幻”這個(gè)態(tài)度的——一如之前所有嘗試把相對(duì)論與量子力學(xué)結(jié)合起來(lái)的那些理論一樣,換句話說(shuō)就是,所有那些試圖找到宇宙真相的理論。

弦論明確地指出,在小于“弦”的尺度之下,空間本身都不會(huì)存在。這直接幾乎等同于在說(shuō)“時(shí)間不存在”了,因?yàn)轱@然,時(shí)間是可以“無(wú)限小”的,而弦理論支持的真正存在的時(shí)空,是沒(méi)有這樣的存在的。同時(shí)它又清晰地給出了時(shí)間和空間在極度接近“弦”尺度時(shí),變得越來(lái)越曖昧且糾纏的那種狀態(tài),也就是愛(ài)因斯坦繼相對(duì)論之后試圖找到的那個(gè)突破點(diǎn):弦論雖然還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)愛(ài)因斯坦的夢(mèng)想,但至少和愛(ài)因斯坦同樣明確地展現(xiàn)了“時(shí)間不存在”的理論架構(gòu)。(相對(duì)論明確指出,時(shí)間只不過(guò)是空間在時(shí)空扭曲中的另一種展現(xiàn),它與空間享有相同的本質(zhì)。換句話說(shuō),人類概念里的那個(gè)“時(shí)間”根本就不存在。只不過(guò)愛(ài)因斯坦所處的那個(gè)年代,不方便直接說(shuō)出這么驚世駭俗的話,否則一定會(huì)被關(guān)進(jìn)精神病院。)

隨后,在“時(shí)間不存在”道路上取得實(shí)驗(yàn)性突破的是“量子糾纏”的證實(shí)。它讓許多科學(xué)家意識(shí)到,空間和時(shí)間都是由量子糾纏產(chǎn)生的。哥倫比亞大學(xué)的弦理論資深科學(xué)家馬爾達(dá)西那解釋道:“在更基本的層面上,也就是關(guān)于宇宙的直接構(gòu)成上,是不存在時(shí)間和空間之分的,只存在糾纏。只不過(guò)量子糾纏究竟使用了什么方式,讓空間和時(shí)間以如此明顯的方式區(qū)分開(kāi)——至少在人類的感官中能夠明顯區(qū)分。這件事是目前沒(méi)人能夠回答的?!?/span>

這一切都預(yù)示著,愛(ài)因斯坦試圖找到的那個(gè)“大統(tǒng)一理論”當(dāng)中(也就是能夠把宇宙間四種基本力完全統(tǒng)一起來(lái)的一條簡(jiǎn)單理論,找到它也就相當(dāng)于找到了宇宙間全部的真理,也就相當(dāng)于徹底把相對(duì)論與量子力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)了,也就相當(dāng)于人類解開(kāi)了宇宙萬(wàn)物的一切真相,編者注),一定不會(huì)具備“時(shí)間”這個(gè)雞肋的物理量,因?yàn)樗旧砭褪窃谌祟惖囊庾R(shí)編織之上才“顯現(xiàn)”的一種錯(cuò)覺(jué),一旦涉及到更基本更實(shí)質(zhì)的層面,就煙消云散了。

筆者認(rèn)為,雖然我們普通人無(wú)法用科學(xué)家的嚴(yán)格思維去推導(dǎo)這件事,但是至少可以做出如下的設(shè)想:

假如人類身體與大腦中一切物質(zhì)的運(yùn)作都減緩為1/10的速度,而人體外部的世界正常運(yùn)轉(zhuǎn),那么在人類的角度,這個(gè)世界就獲得了10倍的加速,似乎時(shí)間也加快了10倍的流逝,但實(shí)際上并沒(méi)有。這個(gè)假設(shè)雖然不可能發(fā)生,但它至少可以說(shuō)明,時(shí)間的存在,是依賴于人類意識(shí)這個(gè)東西的,而不是依賴于宇宙客觀存在本身。所以小編認(rèn)為,科學(xué)家們?cè)诔按蠼y(tǒng)一理論”發(fā)展的方向,愈發(fā)發(fā)現(xiàn)的“時(shí)間不存在”的強(qiáng)烈傾向,確實(shí)有極大的可能最終被實(shí)驗(yàn)證實(shí)為正確的。也許那一天我們會(huì)認(rèn)識(shí)到一個(gè)全新的、更加充滿激情與夢(mèng)想的宇宙吧。

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