如果物質沒有了空間還存在嗎,我們活在虛擬世界的可能性多大

2021-01-20 時空通訊

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

看起來這似乎是兩個風馬牛不相及的問題,但有的網友硬要把這種問題攪和在一起,如本文就是基於網友提出的這樣一個問題:我在想,如果宇宙中沒有物質,宇宙還有時空存在嗎?這世界其實是無限接近真實的虛擬?

我的回答是:你這個「我想」是「多慮」了。

因為這個完全無須「我在想」。早在100多年前,現代物理學的最重要奠基人愛因斯坦就向全世界宣布了,時空物質是三位一體不可分割的。只不過是你沒上過學或者上學沒好好聽課或者有選擇性失憶罷了。

後來的一問就越來越離譜了,前面說有沒有物質與時空存不存在的關係,後面的「這世界其實是無限接近真實的虛擬」又是如何跳出來的?這兩個問題似乎有些風馬牛不相及。

現代物理學認為,時空物質是一體的,是相互依賴相輔相成而存在的,缺一不可。我們的世界是一個閔可夫斯基時空,是愛因斯坦在狹義相對論中描述的四維時空,這4個維度,其中有三個空間維和一個時間維。空間維即x、y、z軸,通俗的說就是長寬高。也就是說在我們這個世界,任何物體都可以用長寬高的坐標來定量,小到一個粒子,大到一個星系,都有其體積。

一維時間軸是「類空間」,不是「實」空間,是虛擬的,但是一維向前的。這一點一定要區別於四維空間,所謂四維空間是數學裡的一個概念,在現實中不存在,這種空間4個維度都是像三維空間的「實」維一樣,是實實在在的維度。這是一個很複雜的概念,在我們三維空間完全無法準確地描述,這裡不討論。

在我們這個世界,物質才是實實在在存在,時空都是抽象的。

所謂三維空間主要是描述物質存在的生滅範圍,因此「空間」本身是一個抽象概念。空間的外延就是一切物體佔位大小和相對位置的度量;內涵是有限無邊,是說我們宇宙是一個有限的空間,現在認為宇宙可觀測半徑為465億光年,但由於宇宙曲率存在,人類永遠看不到更無法到達其邊界。

「時間」同樣是抽象概念,但它又切切實實的存在著一切事物中。「時間」表達事物的生滅順序和排列,代表著物質和空間的變化。萬事萬物都在不斷變化,從一個粒子,到一個星系都是如此。變化有空間位置的變化和生滅衰老的變化,這種變化就是依靠時間來度量,時間就是事物變化的度規,時間一維向前永不停歇,與宇宙共存亡。

沒有物質,空間就失去了存在的依據;沒有空間,物質就失去了存身之處;只要有物質和空間存在,就必須依靠時間來度量過程,沒有過程的物質和空間是不存在的,只有溫度降到絕對零度(-273.15℃)的零空間才沒有了時間。

狹義相對論認為,時空不是絕對的,而是相對的。

測量這個時空有一把共同的尺子,這就是光速,真空光速是世界上最快的速度,是極限速度,不能超越也不能疊加。光速遵循洛倫茲變換,表達為:v=(v1+v2)/(1+v1v2/c^2)

這裡的v為疊加速度值,v1和v2為兩個相對高速運行物體速度值,比如兩束光;c為真空光速,c=299792458m/s。

時空的測量數值只相對於具體慣性系,在不同速度和引力的慣性系時空度量值是不一樣的。比如在一個高速運行的物體上時間會變慢空間會縮短;在引力更大的慣性系時間會變得更慢,這就是所謂的時間膨脹效應。

時間膨脹效應遵循如下公式:

狹義相對論速度時間膨脹計算公式:t『=t/√[1-(v/c)]式中,t『是速度時間膨脹效應值;t是低速系觀測者第一個時鐘時間記錄;v是第二個時鐘相對第一個時鐘的移動速度;c為光速。廣義相對論引力時間膨脹計算公式為:t『=tx√(1-2GM/rc)式中,t』為引力時間膨脹效應值;t為低引力慣性系觀測者時間流逝值;G為引力常數,取值6.67x10^-11N·m/kg;M為天體質量;r為天體半徑;c為光速。

這是自牛頓力學以來,人類對世界規律認識的一次升華,現在這個認識早就已經成為世界科學界的共識,這種共識早就已經貫穿到各個文明國家的大中小學教育中,而且已經成為了一個基本常識。

上述解釋已經充分說明了我們世界存在是實實在在的。

有人硬要說自己活在虛擬世界,完全是毫無根據的瞎扯。

這些流言的出臺,有一些是為了譁眾取寵而臆造,有一些是陰謀論者們故弄玄虛想攪混水的,還有不少是哲學研究、科幻文學和影視鬧得,本來就是虛構給人們消遣的,但有些人就硬要信以為真。

如「缸中之腦」是美國哲學家希拉蕊·普特南1981年出版的《理性,真理與歷史》一書中,描述的一種假設。他認為人所體驗到的一切最終都是受大腦轉化和支配的,如果把人腦取出來,養在一個配有營養液的缸中保持著它的生理活性,然後通過計算機控制模擬,對這個大腦進行與人類生活中受到刺激相同的刺激,比如個視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等各種刺激,這個大腦就會以為自己還是一個人,生活在現實中而不是虛擬中。

這種體驗其實在中國古代就有人描述過,比如著名的莊周夢蝶故事,就描述人到底是醒著在做夢還是做夢時是醒著呢?到底是蝴蝶變成人還是人變成蝴蝶呢?

根據這種思想創作的各種影視進一步誇張了這種體驗,如《黑客帝國》、《原始碼》、《盜夢空間》等等。

還有一些陰謀論者們散布太陽系被外星人包裹了,我們看到的星空都是外星人播放的虛幻圖景,人類是外星人在地球上圈養的試驗品,到時候就會前來收割基因;還有月球就是外星人的飛船,在那裡監視著人類活動;太陽附近常常出現不明的巨大星艦云云。

只要稍有些科學素養的人,就能夠看出這些說法裡面的荒謬,因為沒有一例具有哪怕是一點點證據,完全都是一些憑空捏造或者臆想。

面對這些言論作為趣談消遣,無可厚非,但神秘兮兮地相信,且攪亂自己和他人生活,就有些害己害人之嫌了,對此本人嗤之以鼻。

感謝閱讀,歡迎討論。

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