·无限杂思· “爱因斯坦的苹果”


文/刘洪波 湖北仙桃人。长江日报评论员,高级记者。

    据说,德国数学家莱布尼茨(Leibniz)的名字,原本是叫Leibnitz,去掉了字母t,是因为他坚信牛顿所说的绝对时间t并不存在。

    牛顿的绝对时间是对亚里士多德时间观的革命。亚里士多德认为时间是对运动的计数,没有运动,也就没有了时间,运动也包括内心的波澜。牛顿认为,时间是绝对的,独立于事物及其变化,就算宇宙空无一物,就算物体一成不变,甚至灵魂也凝滞了,时间仍在按其固有节奏流逝。而莱布尼茨的想法是:时间和空间是“思想物”,而不是绝对的存在物,是关系性的东西,空间给共时性的存在物以秩序,时间给非共时的存在物以秩序。

    众所周知,牛顿力学的成功,使绝对时间和绝对空间的假设成为近代时空观的主宰,使亚里士多德那种更为朴素和直观的时空观念变得过时,使莱布尼茨多少相形见绌。牛顿以来,甚至直至现在,绝对时间成为人们思考时间的唯一方式。因为教育的作用,它也成为大多数人思考时间的唯一可能方式,以至于人们觉得它“自自然然”,而感觉不到它的革命性意义。

    直到爱因斯坦出现,时间观又生巨变。1905年,爱因斯坦创立相对论,认为绝对时间不存在,运动的物体时间会变长,同时性取决于观察者的运动状态,对于任何一个参照系和坐标系,都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。过了十年,爱因斯坦创立广义相对论,时间被整合成时空引力场的一个维度,并与空间一样被引力弯曲。

    说到牛顿,人们喜欢说的故事是他坐在苹果树下被下落的苹果打到了头,于是想到了万有引力。说到爱因斯坦,人们喜欢说的是他小时候手工课上做不好小板凳,但他何以创立相对论,似乎没有什么机缘巧合的故事。因此,人们更加惊叹于他先于观察透彻理解事物的能力。

    但也有人认为,在瑞士伯尔尼专利局的工作,或许就是“爱因斯坦的苹果”,与创立相对论之间定有关系。1904年9月,爱因斯坦在专利局试用两年多以后被转正为三级技术员。他在专利局专门负责处理与火车站时钟同步有关的专利。把各地按地方时间计时的钟同步起来,是19世纪随着火车运行提出来的问题。

    1884年国际时区才得以建立,这是一种时钟同步的全球机制。爱因斯坦创立相对论、指出不存在绝对的同时性,距离人们同意把时钟同步起来,相去不远。从事时钟同步方面的工作,获得时钟同步不可能的理论思考,如果两者之间真有机缘巧合的关系,这种逆向性也与牛顿的苹果产生的作用很不相同。

    爱因斯坦对同时性的否定,不只是冲击了牛顿绝对时间观,而且开启了一个时间消解的物理学风潮。本来,牛顿力学中时间已经只是一个“数学量”,一个可正可负的数字,而不是我们日常经历和体验的不可分割于内容的时间,只是在热力学中,时间才产生了不可逆转的方向。爱因斯坦对同时性的否定,更是动摇了时间因果关系、先后秩序的理解。同时性是相对的,那么过去与未来也就是相对的,它取决于观测者的位置。

    同时性的否定,取消了时间的统一性,继而,时间的诸多属性都相继消解。时间的独立性消失,它只是引力场中的一个维度。时间的开端或者不能在时间上解释,或者用“虚时间”来解释。

    “现在”其实是空无,要问“此刻远方的某处正在发生着什么”,失去了意义,远方并没有一个时刻与我们的此刻相对应。在我们自身,有过去,有未来,但此刻有多久,如果用纳秒,此刻只有几米,用毫秒,此刻就有几千公里。在远方,如在最近的恒星比邻星上,你在望远镜里看到的此刻,发生在4年之前,而你所要的自己这个此刻的远方,可能某个飞船已经正在飞往地球的路上,但你并不会看到。

    时间的方向性消失,玻尔兹曼就认为,说事物过去熵更低、更有序,不过是我们对过去观察更模糊。只要观察足够精密,每个时刻都同样的复杂或有序,每个状态都具有同样的地位,一个好杯子和一个打碎的杯子、一块冰和一团蒸汽,在量子运动上没有特异性,因而也无需把打碎的杯子复原。

    时间的连续性消失,还原到最后,时间就是无法再分的普朗克时间颗粒,它不是均匀运动,而是不断跳跃。当我们在大尺度上看待时间,时间就平滑连续地流动,如果精细到量子尺度上看时间,会发现时间是不连续的、跳跃的、概率性的。

    其实很多物理学家还认为物质也是不存在的,因为物体还原到最后,不过是量子涨落。世界不过是关系网络、事件集合,就像一支球队在组建时才成为球队,在不组建时只是一些候选选手。猫是没有的,它只是可以繁衍的很多种复杂状态中的一种;上下高低的区别是没有的,它只在质量很大的物体附近才会出现;云与大理石是一样的,如果我们变得像原子那样小,它们看起来就都是雾。

    这是否可以说,莱布尼茨把时间和空间作为关系的认识,比牛顿绝对时间的认识更加受到现代物理学家的青睐呢?相对论可以说完成了对亚里士多德、牛顿和莱布尼茨时空观的整合。它在具体的运动中认识时间,认可真实的数学的时间,并在关系性上看待时间和空间,在关系中把时间和空间整合成一个场。但量子论开启的认识把空间和时间还原为“无”,一切可以归结为量子涨落,时间其实不必要。

    在激进的现代理论物理学和宇宙学那里,贫乏的不只是亚里士多德、牛顿或莱布尼茨,还包括爱因斯坦。宇宙是事件的集合,而不是时空和物质所构成,因果性被或然性取代。秩序其实也不存在,秩序与非秩序的划分没有意义,我们理解到了东西,就是秩序;我们理解不到的地方,就是混乱;但就事件本身,其实都一样,都特殊或都不特殊。



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