“好了,我記住了,現在可以走了!”凱瑞說道。
羅伯特凱瑞繼續往裏麵走去,走了沒幾步,一道石壁橫在眼前,石壁上麵刻著密密麻麻的字。現在正值太陽下山,陽光照在洞口,散射到洞裏一片光芒,剛好照見了石壁上的字,字有手掌大小,因未曾受到風霜雨雪的侵蝕,看起來仍很清晰,這篇石文是從左向右豎著刻的,最左端是文章的標題:時間之箭,往右就是文章的正文了,隻見上麵寫到:
時間之箭
人類最先給這個世界定義名稱,目的是便於人類內部之間能夠交流心得、增加認識,積累教訓,傳承經驗。剛開始人類隻是對客觀存在的實體進行定義,這些實體與人類生活息息相關,且被人類所感知;漸漸地,人類發現實體之間存在錯綜複雜的關係,不僅如此,人類與世界本身也存在難以言明的關係,因為這些關係在當時看來是相當抽象的,人們無法準確表述出來,大家也沒有統一的認識,隻能籠統地稱之為“道”。
“道”是人類對於自然及社會規律的概括。
類似的,人們發現有一種同樣是看不見摸不著的東西,且與生命息息相關,生命每時每刻隨時隨地都可以感受到它的存在,它和生命並列行進,有去無回,每天淩晨的第一道曙光意味著它的到來,他們就把它稱之為“光陰”,從一開始人們就認為時間和光有著某種奇妙的聯係,所以無論“時間”還是“光陰”,表達的都是同一種事物。
時間於人類是有意義的。
人類之所以定義出這樣或那樣的概念,首先因為這個概念是有意義的,所謂的“意義”,是關顧乎人類生存的東西,隻是針對人類自身而言,拋開人類文明,“意義”可能蕩然無存,不管是“道”,還是“時間”,概念的出現就是確立人類出於自身存在而對宇宙世界不同角度、不同層次的認識。
那麼“時間”的“意義”是怎麼被人類發現的呢?
今天的“時間”概念已經有別於過去的“時間”概念,注意:下麵對時間的分析,是出於今天的認識的。
首先,給你一個絕對靜止的,不受任何外力的空間,這個空間不存在任何“場”,即不存在任何外力,想象它是一個完美對稱的三維無限延伸的幾何空間,然後在其中放置一個球體,這個球體從微觀基本粒子到宏觀物質結構不發生任何變化,假定量子尺度下也是絕對靜止的。給你一個鍾,用來記錄時間,觀察時間和球體的關係,記錄每一刻的時間值,再觀察球體,你會發現,不管時間如何流逝,即使過了幾萬年,甚至上億年,球體仍舊是幾萬年、幾億年前的球體,每個時刻都一模一樣——很快,你就會覺得做這件事本身並沒有任何實際意義,因為一開始我已經把條件限製死了:空間和球體是絕對靜止的。
一秒、二秒、一年、一萬年……當中的球體每一刻都是一成不變的。你會認為這個實驗沒任何意義,那麼“無意義”是針對誰的呢?什麼地方出了問題?使得我們覺得這個實驗是荒謬無效的呢?
是“時間”。
對球體而言,“時間”不具有任何意義,時間不能表征或者記錄球體某一方麵的屬性。接下來我再來把實驗條件改一下,我在空間裏放置無數個大小不一,形狀各異的球體,重量也都不一樣,你可以把這些物體想象成麵包渣一樣的東西,數不勝數,物體仍舊不受任何外力,像麵包渣一樣在特定的位置懸浮。之後,仍舊用那個鍾記錄時間流逝的每一刻的場景,一秒、二秒、一年、一萬年——你仍然覺得這個實驗是無效的,沒任何意義。對於空間和物體來講,每一刻都是一樣的,或者說是重複的,我們隻要隨便取出時間段裏一個瞬間,就可以把握空間和物體的所有特征,那麼“時間”本身就沒意義了,或者說時間根本就不存在。
那麼我們再回到實驗開始——球體,我讓球體像地球一樣旋轉,自傳的同時也在公轉,公轉不圍繞任何物體,自傳和公轉都是球體的初始狀態,自傳周期和公轉周期都是恒定的,再用鍾去記錄每一時刻的變化,你還需要一個坐標,用來確定球體旋轉到某一點時確切的位置,最終你會得出一係列實驗數據,自傳周期n,公轉周期N,通過公式你能計算出Q(Q是有理數)年後的球體的狀態,確切地說是位置。你會發現球體仍在持續一種完美對稱的狀態,也就是說,你花掉上億年的時間做的這個實驗仍舊是無意義的,不過,相對於前兩個實驗來說,時間似乎有了一點點“意義”,現在你可能會想到,“時間”存在於並不完美對稱的物質當中,或者說,“時間”需要物體受到外力作用才能被賦予特殊的意義。
那麼,我來修改一下宏觀尺度下的條件,即在自傳又在公轉的球體,受到一個持續恒定的外力作用,那麼你再記錄時間,你會發現,時間在小尺度上已經有了意義,相對於這個時刻,前一個時刻和後一個時刻球體的狀態明顯是不一樣的,你的勞動沒有白費,某一個時間段上各個時刻都是不一樣的,那麼這段時間記錄的球體行為全部有效,但是如果你對物理定律非常熟知的話,你會發現,在大的時間尺度下,仍可以近似地把球體看成是對稱的,知道了這些,你可以通過公式算出過去或未來任何一個時刻的球體狀態,“時間”在大尺度上,意義就變得稀薄了,它取決於人們對於世界的認知程度,或者說知識積累的程度。
時間的“意義”,從根本上講,取決於人類自己。
實驗進行到這裏,已經接近尾聲,我再來把第二個實驗中,麵包渣似的物體附加幾個條件,讓它們具備真實世界中的所有作用條件,大尺度引力場,微觀世界中基本粒子的量子運動、電磁場……,最後再用鍾來記錄所有物體每一刻的狀態——現在你已經沒有時間發牢騷了,你會發現每一刻的狀態都不一樣,如果時間有無限長,那麼你必將記錄到無限遠的時間。
現實世界的時間軸上,世界圖景在每一時刻都不一樣,運動本身沒有任何規則可循,我們把這種現象稱之為“無序”。最終得出這樣一個結論:隻有存在無序狀態的物質或者空間,時間才能被賦予完整的意義。
到現在為止,我們做了5個假想實驗,回想一下,時間的“意義”是漸進的,它不是非此即彼的二元對立狀態,“時間的意義”取決於物體與空間的無序程度,熱力學裏麵,無序度就是負熵,我們把5個假想實驗的負熵比較一下,第一第二個實驗的負熵基本為0,第三、第四、到第五個實驗,負熵開始遞增,時間的“意義”越來越明顯。
為什麼會這樣呢?
回到問題的開始,“時間”如何出現在人類意識中的?如果這個世界是有序的,人類從一開始就生活在有序對稱的時空裏,結果有可能人類永遠不會明白“時間”是什麼東西。人類出於對宇宙世界及自身的關注創造了時間這個概念,因為宇宙世界本身就處在無序當中,人們為了記錄世界變化的每一個瞬間,隻有一種途徑,就是在業已發生的事件上麵加上一個“序號”——這個序號必須是唯一的,不能和其他任何序號重複,否則記錄的結果就會不確定,這樣所有的事件序號排列起來,像結繩記事一樣形成一條軸線,這條軸線就是“時間軸”。
時間軸上的刻度必須是均勻的,否則所記錄事件的間隔就會不準確,隻有均勻的時間刻度才能如實地反應事件之間的關係。
宇宙微觀世界中變化最快的兩個事件的間隔構成時間軸上最小刻度,隻要有比之更短的事件間隔,那麼時間最小刻度就會隨之改變,刻度依賴於人類對宇宙的認識深度,目前最小刻度是普朗克係數。
時間的起點就是宇宙中無序變化開始的那一刻,在此之前,即使宇宙業已存在,但如果呈絕對對稱狀態,負熵為0,時間也不存在,或者說時間尚未開始。宇宙開始出現無序的那一刻,時間開始,直到宇宙無序變化的停止,時間就此終止。
時間的有效性和宇宙的無序度是聯係在一起的,橫向上看,負熵越大,時間的意義也就越深刻;縱向上看,針對單個物體,發生無序之前是不存在時間的。
既然宇宙是無序的,微觀世界裏麵每一個事件都是隨機出現的,盡管在宏觀尺度遵循相應的規律,但是在熱力學影響下,各個周期之間的事件仍舊是有區別的。概率學裏允許微觀尺度下,針對有限的空間,兩個不相關的時刻,可以出現完全一致的事件,但這不過是完全孤立的時間點,因為量子狀態下的微粒轉瞬即逝,生命非常短暫,和宏觀意義上的物體有質的區別,即使微觀出現完全一致的事件,也無法對宏觀物質構成影響。宏觀尺度上,同一個耗散結構的物體(我們把無序運動的物體稱之為耗散物體,耗散物體發生熱力學變化,因為這樣時間才有意義。)不可能出現兩個完全一致的時間點,因為對於耗散結構的物體,各個事件之間呈一種有規律的變化關係,變化方向是唯一的,所以不可能在任意兩段時間流上發生相同的事件。這就說明,人類無法通過某一機械裝置重複過去已然發生過的事件,換句話說,時間不可能逆轉或者倒流。