相对论在我们的时间观念中引发的革命,可用如下的话作出最好的概括。就是说,从前,时间被认为是绝对的,不变的,普遍的,是独立于物体和观察者的。现在,时间被认为是能动的。时间能够伸长收缩,弯曲,甚至可以在奇点处停止。钟表的走时不是绝对的,而是与运动状态和观察者的引力状况相对的。
把时间从普遍性的紧身衣中解救出来,使得每一个观察者的时间都能够自由而独立地运行,这就迫使我们放弃一些长期抱有的假设。比如说,现已不可能就选择何时为“现在”达成一致意见了。在双生子的实验中,火箭上的那一位在向外飞的人途中或许会想“现在我那孪生兄弟在地球上干什么呢?”但这两位孪生兄弟相对时间尺度的错乱意味着,火箭参照系中的“现在”与地球上的人所判定的“现在”是完全不同的时刻。没有普遍的“现在”。假如在不同的地点发生了两件事A和B,一个观察者认为A与B同时发生,另一个观察者就会认为A先于B,而又一个观察者就可能认为B先发生。
两个事件发生的时间顺序在不同的观察者看来竟会不一样,这似乎是不可思议的。靶标在发枪之前就会碎吗?谢天谢地,没有这种事。否则该多出多少伤亡。要想使事件A与B发生的顺序难以确定,A与B就得在足够短的时间内发生,使光在该时间内来不及从A跑到B。在相对论中,光信号是一切的规则,而光信号尤其禁止任何影响或信号跑得比光信号快。假如光不能快到把A与B联系起来,就没有任何东西能把二者联系起来,因此,A与B就不可能以任何方式相互影响。二者之间没有因果联系:将A与B的时间顺序调换过来,就不会造成因果颠倒。
世上没有普遍的现在,这一事实不可避免地使那种把时间整齐地划分为过去、现在和将来的做法遭到腰斩。过去、现在和将来这些术语在我们周围的场所中可能有意义,但不能适用于别的地方。诸如“现在火星上正在发生什么事?”这一类的问题指的是该行星上的某一特定的时刻。但正如我们已经看到的那样,一个乘火箭掠过地球的太空旅行者在同一时刻问同样的问题,指的就是火星上的另一个时刻了。实际上,在地球附近的一个观察者根据其运动的情况的不同,其可能的“现在”要有好几秒钟那么长。观察者离被观察对象越远,“现在”的范围也就越大。对一个遥远的类星体来说,“现在”可能是一段几十亿年的时间。即便是在地球上漫步这样的运动,也会使类星体上的“现时刻”变为几千年!
因为人们长久以来是如此相信只有现在“确实存在”,所以,抛弃那种把时间整齐地划分为过去、现在、将来的做法,就是人类思想历程中意义深远的一大进步。人们通常不假思索地认为,将来是尚未形成的,很可能还没有确定下来;过去则是过去了的,虽留在记忆中,却是泼出去的水,没法子了。人们希望相信,过去与将来都不存在。“每一次”似乎只有一瞬的实在发生。相对论使得这一切观念成了无意义的东西。过去、现在和将来必定是同样实在的,因为一个人的过去是另一个人的现在,再一个人的将来。
一个物理学家对时间的看法很受他对相对论的了解的影响,因而很可能显得与常人有相当的差异,尽管物理学家自己对这事并不怎么在意。物理学家并不认为时间是由发生的事件构成的一个序列。相反,他们认为,过去和将来的一切都在那儿,时间在任何一个给定的时刻都向过去和将来两个方向延伸,就象是空间在任何一个给定的位置延伸一样。事实上,这里把时间和空间相比较还算不得什么,因为时间和空间在相对论中已经变得交织在一起密不可分了,二者合成为物理学家们所谓的“时空连续体”了。
我们对时间的心理感觉与物理学家们的时间模型的差别是如此之大,以致连许多物理学家也觉得这中间是不是缺了点什么重要的东西。艾丁顿曾经说过,我们的精神有一种“后门”,时间除了通过常规的感官途径和实验室仪器的途径进入我们的精神,还走“后门”。我们对时间的感知,比起对空间方位或物质的感知来,是更为基本的。对时间的感知是一种内在的体验,而不是一种肉体的体验。我们尤其感觉得到时间的流逝——这种感知是如此明显,以致构成了我们感觉的最基本的一面。这一面是一个有力的背景,我们的一切思想,一切活动都是在这——背景的衬托之下被感觉到的。
很多科学家在寻找那神秘的时间之流时被搞得晕头转向。所有的物理学家都承认,宇宙中存在着过去一将来不对称,这种不对称是由热力学第二定律造成的。但要是仔细检查一下该定律,这种不对称似乎就没有了。
这个难题可以简单地说明如下。假设在一间封闭的房间里,把一个香水瓶的瓶塞拔去。不一会儿,香水就挥发出来,弥漫整个房间,房间里的所有的人都闻得到。香水由液体变为香气,从有序到无序的转变是不可逆的。不管过多长时间,散布开来的香气分子也不可能自动地返回香水瓶,规规矩矩地再变国为香水液体。香气分子的挥发,散布,就是过去和将来不对称的一个典型例子。假如我们在电影上看到,香气分子返回香水瓶,我们立刻就可以知道,这电影片子是倒放的。因为香气分子一从瓶子里冒出来,就不可能再回去的。
然而,这里却有一个问题。香气分子的挥发,散布,是几十亿分子撞击的结果。空气分子的热运动一刻也不停,把香气分子到处乱撞,使之移来移去,最后香气分子终于不可收拾地与空气混合到了一起。然而,任何一次特定的分子碰撞都完全是可逆的。两个分子相互接近,碰撞、倒退。在这事上没有什么时间不对称。相反的过程仍是相互接近,碰撞,倒退。
对称的分子碰撞怎么会产生不对称的过去和将来,这个由时间之矢构成的谜牵动了很多杰出的物理学家的想象。路德维希·波尔兹曼在19世纪后期首先阐述了这个问题,但直到今天,大家仍是对此议论纷纷。有些科学家断言,存在着一奇异的非物质的性质,即时间流,正是这时间流造成了时间之矢。他们断言,分子运动在通常的情况下是不能在时间上打下过去一将来不对称的印记的。因此,要想形成时间不对称,就必须有额外的成分,即时间流。有人甚至到量子过程中或宇宙的膨胀中去寻找时间流的起源。相信有时间流在很多方面就象是相信有生命力一样,都很让人怀疑。
38/74 首页 上一页 36 37 38 39 40 41 下一页 尾页
|