物理學是如何解釋過去、現在、未來,以及命運的?

2020-12-06 老郭的封面

上次我們談因果論時,在物理學上是用Δs和cΔt的關係來描述的。《物理學是如何解釋因果論的?我們怎樣理解量子力學不遵行因果關係

我們平常描述一個物體的位置,一般是指它的空間位置,那是我們用三維空間的思維來看待它,實際上對我們的眼睛來說,我們在思維上已經用了高一維來看它。我們用眼睛看到的物體實際是二維平面的物體表面反光,對於人眼來說,我們看不到物體背面的樣子。

而在上篇的因果論中,我們用了四維的時空去描述一個物體,但是,我們只描述了四維空間上的兩個事件點。對於一個物體來說,它實際是一系列空間和時間上的事件組合。

霍金在《時間簡史》中,介紹了物理學是如何研究時間的。我們常常不會留意到的「時間」,它到底是如何產生的?它到底有沒有盡頭?人能不能回到過去,穿越去未來?這些問題在物理上到現在還沒有搞清楚。

但是,物理學似乎說清楚了什麼是「過去、現在、未來」。

當我們向一個池塘中扔下一塊石頭,水的波紋隨著時間而散開,我們以空間和時間為坐標去描述二維波紋擴大這一事件。在二維的平面上,可以反應出三維的效果。從下往上,波紋在時間軸上就像一個倒立的三角錐。

而在宇宙中,一個點光源發出的光線會以球面的形狀和與源速度無關的光速向四周發散,加上時間之後的四維景象我們不太好想像,不過我們將這個事件投影到三維的圖像上,也可以用上面的錐形來表示:(橫向的平面是空間,縱向的軸是時間)

也就是說,一個事件發生時,它將以光速向未來傳遞著它的影響,在上圖A點以上的錐體內就是事件A可以影響到未來。A點就是現在,而A點以下,就是對A事件會產生影響的過去。那個錐體,物理學上叫做「光錐」。

這樣說起來過於虛幻,我們舉個例子。

假設現在太陽爆炸或熄火了,此時,對於地球上的人來說,我們還沒法感知到太陽的變化,只有當8分鐘之後太陽發生變故的事件傳到地球時,我們才知道太陽已經產生了巨變。

用圖來表示,就是當我們地球的現在進入到了太陽熄火事件的光錐之中,我們才能知道太陽的變化,而在太陽變化時點,地球在時空中所處的位置就在藍色圖中的C點。如果C的位置足夠遠,那麼A點發生的事件再巨大也難以影響到C。比如說,在宇宙中一顆恆星爆炸,當它變成超新星時的光線傳到地球時,我們看到的還是數百萬年以前的景象。

在《三體》第二部《黑暗森林》中,有一段對話:

「光的傳播沿時間軸呈錐狀,物理學家們稱為光錐,光錐之外的人不可能了解光錐內部發生的事件。想想現在,誰知道宇宙中有多少重大事件的信息正在以光速向我們飛來,有些可能已經飛了上億年,但我們仍在這些事件的光錐之外。」「光錐之內就是命運。」林格略一思考,讚賞地衝斐茲羅連連點頭,「將軍,這個比喻很好!」「可是智子就能在光錐之外看到錐內發生的事。」「所以智子改變了命運。」斐茲羅感慨地說。

雲棲大會上提到光錐之內皆命運

光錐之內就是命運」這句流行的話,說出了一個無奈的事實,已經發生的事,已經無法改變!

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