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柔软的宇宙:相对论外传 · 第二十一章

《柔软的宇宙:相对论外传》第二十一章:时间去哪儿了

本章从"时间是什么"这一难题谈起:牛顿主张时间是均匀流逝的绝对之物,莱布尼茨则认为时间只是事件的序列。

本章从"时间是什么"这一难题谈起:牛顿主张时间是均匀流逝的绝对之物,莱布尼茨则认为时间只是事件的序列。由于时间不可逆,无法像测量长度那样来回比对,"相继时间段是否相等"便成了难题;我们只能靠钟摆、日月等周期性运动计量时间,而钟摆往返是否等时其实无人验证。庞加莱在《最后的沉思》中主张时间必须可测量,并提出用光的各向同性给相隔遥远的钟对准时间,这一思路启发了爱因斯坦;爱因斯坦晚年也转向莱布尼茨一边,认为脱离物质的时空没有意义。

接着讨论宇宙的因果性:为防止闭合类时线破坏时序,物理学提出编时、因果、强因果、稳定因果等条件。彭罗斯用拓扑方法证明奇性定理——按时空形状算不存在共轭点,按能量算必有共轭点,矛盾只能靠测地线中断解决,中断处即奇点,因此时间必有开端或结尾;奇点被定义为时间开始或结束之处,无法靠挖洞规避,热力学第三定律可能就是那位"宇宙监督者"。

最后谈熵与时间方向:能量守恒暗示过程可逆,但三体问题与洛伦茨的非线性方程揭示了混沌,微观粒子轨迹根本无法计算。热力学第二定律指出熵只增不减,宇宙从有序走向无序,时间方向与熵增相联系,无论局部穿越还是宇宙整体反演都不可能;即便宇宙收缩,熵增趋势也不变,而暗能量驱动的加速膨胀最终将走向热寂。人的衰老同样是不可逆的熵增。章末回顾了爱因斯坦、贝索、朗道、霍金等一批物理学家的晚年与离世,感叹时间流逝。

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