我n他的书我们的数学宇宙:我对现实的终极本质的追求美国作家马克斯·泰格马克(Max Tegmark)写道:“时间不是幻觉,但时间的流逝却是幻觉。”在这个月的鹦鹉螺,看着流通过各种科学门户网站的概念,我们重新审视2014年组成的视频采访中首次(转录),在麻省理工学院的物理学教授解释了为什么时间是一回事,数学的感觉完全是另一回事。Tegmark,也是2017年的作者《生活3.0:人工智能时代的人类从他的物理工具箱的万花筒中窥探世界,获得了极大的乐趣,这是非常清楚的。在我们的采访中,他从椅子上探出身子,挥舞着双臂,把水瓶倒在酒店的地毯上,以阐明一个观点,他一直处于一种动画状态,很像他研究的那些物体(既有微观的,也有巨大的)。
你说时间不会流动,但我们的主观感觉是时间会流动。我们哪里出错了?
我们当然觉得时间在流逝。然而,这并不是看待这个现实的唯一方式。我可以说,我是由29个粒子的10次方构成的,它们以非常复杂的模式运动。爱因斯坦指出,从数学上描述这一点最优雅的方式是,让我们看看每个粒子在每个时间在三维空间中的位置,然后在一个四维时空中画出来,其中时间是第四维。
如果有一个粒子是我膝盖的一部分,它没有移动,这个粒子对应一条线。在任何时候,它都在同一个地方。如果我观察一个红血球的一部分,它一直围绕着我的循环系统运行,它在时空中形成了一个超级迷人的形状。如果我把所有的红细胞放在一起看,它们会做一个辫子图案造成了这种难以置信的时空纠缠。如果你在我思考的时候看一下我大脑中的电子,它会更加复杂。但它仍然只是一个四维图形。所以我可以说现实是一个复杂的四维模式,或者我可以说它是这个东西,感觉它在变化和移动。哪个更基本?哪一个更正确?这只是描述同一事物的两种不同方式。
有趣的是,物理学和其他任何领域一样,都有一些让人非常情绪化的热点问题。
解释事物为什么会有这种感觉是科学家的工作之一吗?
我们已经看到了很多例子,说明事物的感觉与方程式中的情况大不相同。我认为,几乎所有物理学的重大突破都把这一点作为最困难的因素。若你们回到爱因斯坦提出狭义相对论的时候,你们会发现像洛伦兹和明考斯基这样的人已经写下了很多数学。但爱因斯坦是那个设法弄明白这会是什么感觉的人。他说,如果这些是方程式,你会感觉到,如果你接近光速,你会感觉到时间变慢了。人们说,哇,真奇怪!然后他们做了实验,结果是正确的。我和物理学家大卫·怀恩兰进行了一次有趣的谈话。他告诉我,他已经制造了两个超精密的原子钟,把其中一个放在另一个的一英尺以下,并且能够测量出它运行得更慢!
然后量子力学出现了。它太复杂了,100年后人们还在争论它!然而,数学是美丽和干净的。从根本上说,随机性是一种错觉,因为在数学中没有随机性,尽管它可能让人觉得是随机的。我对时间也是这么说的。尽管时间的流动基本上是一种错觉,数学上没有流动的东西,方程没有变化,只有一个单一的四维模式,尽管是一个非常复杂和美丽的模式,在时空中。如果你仔细研究它,你会发现它就像时间的流动。作为物理学家,这是我们最终需要解释的:为什么一切都是这样的感觉?我们不应该天真地认为事物的感觉总是它们实际的样子,因为物理学的历史是一长串的例子,我们意识到事物的最终本质与它们的感觉是非常不同的。
寻找暗物质是一种信仰行为吗?
年轻的物理学家坐在他的电脑前,观察来自天鹅座的信号。他的名字叫克里斯托弗·托特,他穿的白大褂太大了。克里斯托弗平静而清晰地讲话。他举止谦逊,优雅温柔,而我……阅读更多
如果时间不流动,我们如何理解热力学第二定律,即时间沿着熵增加的方向流动?
有趣的是,物理学,就像任何一个领域一样,有一小部分热点问题让人们非常激动。时间,特别是所谓的热力学第二定律就是其中之一。这是一个简单的说法,平均而言,事情变得越来越混乱。这样可以定义时间的方向。但是关于这一点有很多争议。一方面,有些人喜欢阿瑟·埃丁顿,他们倾向于将此视为几乎神圣的原则。它是神圣的,不应该被质疑。他有一句著名的台词,他说,好吧,所有的事情都可能被证明是错误的,但是如果某个理论家挑战热力学第二定律,那么对那个理论家来说太糟糕了,因为对他来说,除了最大的耻辱之外,没有希望了!另一方面,很多人说,看,我们不应该在物理学上有任何神圣的东西,一切都必须被质疑,包括热力学第二定律。
这就像《Brian的生活》的结尾,他们说,“你从一无所有开始,你将回到一无所有。”你失去了什么?”
热力学第二定律有什么问题?
事实证明,你可以从更基本的东西中推导出热力学第二定律。假设我做了一些笨拙的事情,比如把水洒在地毯上。如果我倒放一段视频,你会看到水从地毯上流出,进入瓶子里,这看起来完全不对。但如果你放大观察粒子在空气中穿过其他粒子的运动,这看起来是完全合理的,就像一堆保龄球朝另一个方向弹跳。经过100年的思考,我们已经意识到这种解释是令人惊讶的。它与138亿年前发生的事情有关。我们的宇宙之所以变得越来越混乱是因为它昨天刚开始的时候还很整洁,而前一天甚至更整洁,在138亿年前甚至更整洁。
为什么宇宙是在如此整洁的状态下开始的?
我认为这意味着没有神圣的时间时代。它出现了。在遥远的未来,如果我们发现自己在一个宇宙中所有的恒星都已熄灭,和所有的黑洞蒸发,和所有的辐射已经稀释的暗能量,扩大我们的宇宙,我们这里有一些非常冷浴光子和那里热平衡;我们称之为德西特空间,它将不再有时间感。你无法决定时间是走这条路还是那条路。到那时,时间将再次消失。就像那首诗,世界就是这样结束的,不是砰的一声,而是呜咽.
如果我看看我的手表呢?它会滴答前进吗?
不会有一个手表因为手表里所有的原子,或者所有的质子,都会衰变。所有衰变的粒子都会离开宇宙视界。如果有一个手表,它的功能,将会有一种时间感和变化感。但就像手表并不总是存在一样,手表也不一定总是存在。
测量时间与时间的存在有什么关系?
说时间是我们用时钟来测量的,这听起来很愚蠢。但这是一个很深的事实,如果没有clocks-bearing记住,每一个原子都是时钟,在某种意义上,周围是别的东西,你可以认为是一个时钟不会改变了,但整个能够定义一次,和整个的能力感知时间也将一去不复返了。这样一来,时间可以从无到有,也可以从无到有。就像我最喜欢的一部电影的结局,布莱恩的一生和巨蟒剧团(Monty Python)一样,他们说:“你从一无所有开始,也将一无所有回去。”你失去了什么?没有什么!”嗯,我们将会看到!
迈克尔·西格尔是《纽约时报》的特约编辑鹦鹉螺.