4.14.2011

探索時間之謎:宇宙最奇妙的維度

time

如果一瞬間無法持續,時間真的存在嗎? 如果某樣東西的某個部份根本不存在,這個東西怎麼會存在。

時間到底是什麼?

作者透過各種面相,文化、哲學、物理、心理,來探討「時間」這件事,這是我被這本書深深吸引的理由。

當然,「時間」是什麼?
不會有答案的,因為這是人類的語言無法描述的東西。

光是「時間」存不存在,本身就無法被定義的。

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兩位來自南半球的心理學家,薩登朵夫和柯貝利斯的主張很有說服力,他們認為心智時光旅行的能力讓人類祖先在求生存的過程中得到非常寶貴的優勢。他們相信回憶過去和想像末來之間的聯繫非常深奧。這兩位學者說,記憶的行為提供「素材」來塑造未來可能發生的情景,以便採取適當的行動。

心智時光旅行「提供更高的行為靈活度,使當下的行動能夠提高未來生存的機會。」如果他們的論點沒錯,那麼回想過去的心智時光旅行「附屬於我們想像未來情景的能力。」圖威同意這種說法:「知道過去發生的事有什麼好處?為什麼要在意?重點在於,你學到了一些東西。或許演化的優勢在於未來,而不是過去。」

雖然我們不「記得」未來,卻會在心中描繪,我們描繪的方法就跟描繪過去事件的做法非常相似。腦部造影的研究結果指出,不論是回憶過去還是想像未來,在腦部額葉和顳葉中用到的區域都非常類似。

任職哈佛的心理學家沙克特最近在《自然評論:神經科學》期刊上發表的文章中提到:「我們可以把大腦當成基本上有預測能力的器官,預定要用來自過去和現在的資訊去預測未來。記憶可以說是一種工具,具備預測能力的大腦就用這工具模擬出未來可能發生的事件。」

遙想未來的事件需要某種想像力,心智中必須有某種具像空間分配給想像力。

從相對的觀點而言,沒有事件發生,討論時間就沒有意義,所以在宇宙創造前。時間並不存在。

萊布尼茲認為上帝並未在某個時刻創造於宇宙,而是在創造宇宙的同時也創造了時間。(這裡要注意的是,萊布尼茲對時間的看法也有問題。如果一瞬間無法持續,時間「真的」存在嗎?
他問:「如果某樣東西的某個部分根本不存在,這個東西怎麼會存在呢?時間的元素完全不存在。只有好多個一瞬間,但一瞬間本身卻不是時間的元素。」)

時光旅行的問題

首先來了解蟲洞式時光旅行的原理:

重物會扭曲鄰近的空間以及時間。
按照廣義相對論,在重力場內,原來時間會變慢。重力場愈強,效應也愈大(這稱為重力時間膨脹)。
廣義相對論預測更重更大的物體會更嚴重地扭曲時空。最極端的例子就是黑洞:這些奇特的結構扭曲空間和時間的威力十足,結果連自己都脫離了宇宙。

一開始時我們假設掉到黑洞裡的物體有去無回。但是,物理學家後來也想到另一個可能性:如果黑洞除了「入口」,還有「出口」呢?
這種雙頭的黑洞叫做蟲洞。理論上蟲洞可以當作時間和空間中遙遠地點之間的「橋梁」,把旅人送到另一個宇宙中,或者不離開我們的宇宙,只是送到很遠的地方,這就取決於蟲洞兩端的位置。

如果能找到一個穩定、可通行的蟲洞,太空人就能從一個地點進去,從另一個地方出來時,時間也變了,可能是過去,也可能是未來。

我們現在要來討論眾所周知的矛盾情況。最多人討論的局面就是,假設時光旅人回到一九三0年,決定在祖父碰到結婚對象(他的祖母)前就把他殺了(或者也可以假設時光旅人駕駛技術很差,不小心撞死了自己的祖父)。要怎麼防止這種看似不可能的事件發生?

目前提出的解決方法主要有四個。

  • 第一,自然定律總會不知不覺地聯合起來,妨礙你執行惡毒的任務。
  • 第二,你雖然可以任意而行,但由於就某種程度而言「你已經幹了那檔子事」,結果就是已經留存下來的歷史紀錄。如果你的祖父得享天年,你就無法改變事實。
  • 第三個可能性則是所謂的「平行宇宙」解決方法:在這個局面中,你可以回到過去殺死祖父,但你的行為不會改變「歷史」(你學過的世界歷史),而只是另一個平行世界的過去。
  • 最後,以上的矛盾證明了人類不可能回到過去,這是第四個說法。

我想大多數的物理學家和哲學家都能接受這裡的假設,也就是人類無法改變歷史。
格林恩說:「如果你回到過去的時間,你無法改變任何事情,就像圓周率的值已經固定了一樣。」

在狹義相對論中,空間和時間的存在不需要質疑;過去的也就過去了。一旦回到過去,你所能採取的行動自然受到嚴格的限制。我們不得不面對「你已經做過這檔子事」的爭論,更正式的名稱則是一致性原則。

哲學家弗里曼用更嚴密的說法來表達這個原則,他說;「要解決能在真實的字宙中局部出現的物理定律,用的方法必須在任何地方都能維持本身的一致性。」用外行人的話來說,如果你回到過去的時間,你的行為一定要跟宇宙整體的歷史保持一致。更簡單的解釋是,如果你回到過去,你只能做你實際上做過的事

接著,另一個問題是「本體矛盾」。

你現在看到了Dr.A解決癌症的藥方(他花了十年研究),你想起了去年去世的親人,於是你回到前年,將藥方交給Dr.A,讓他可以將藥製造出來好拯救你的親人, 那藥方到底是誰發明的??

現在來看第三個可能性,所謂的「平行宇宙」。拿來避開各種矛盾還挺成功的:舉例來說,如果你殺了自己的祖父,只代表這件事發生在另一個宇宙中。
「考慮到量子理論後,時光旅行就能真正保持一致。只是當你確實回到過去時,你回到另一個宇宙的過去。」

「你過去做了什麼,不會影響到我們的宇宙。」

時間的流動

人類使用秒分時的刻度來形容時間這種東西。

時間或許不屬於宇宙的基礎。水給人溼溼的感覺,因為數十億個水分子滑過彼此造成這種整體性質,同理可證,時間本身也有可能來自更基本的「東西」,只是我們不知道是什麼東西。

在我們的認知,時間是單向性的:
「我們似乎永遠都在向前走,從明確的過去走向不確定的未來……然而我們所認識的物理學卻告訴我們另一個故事。」
「我們記得過去,不記得未來,我想我們對意識的了解還不足以解釋這個現象。」

熱力學的第二定律說封閉系統內的混亂量一定會隨著時間增加。典型的例子包括打破雞蛋、混合咖啡和鮮奶油,或冰塊融化;但當我們觀察自然界的複雜作用時,同樣的原理也會顯現出來。

記憶似乎和時間有很密切的關係。
但箭似乎只有一個方向:我們記得過去,但只能想像未來。同時,熱力學的第二定律似乎正好相反。如果你看到廚房流理台上有一塊冰塊,你知道過了幾分鐘就會看到一灘水。但如果有人過了幾分鐘才進來,就只看到一灘水,他們根本不知道水從哪裡來。他們無法「逆推」剛才有冰塊放在那裡。

潘羅斯說:「一般來說,逆推很可怕:這就是第二定律告訴我們的事情。但人類有記憶,我們一天到晚都在用當下的情況推論過去的事態。」

有一個說法很生動,物理學家知道時間不是什麼,但說不出時間是什麼。時間不光只是穩定的流動,不只是混亂狀態的增強,不光是膨脹宇宙的反射。跟這麼多科學家談過話後,我覺得眾人對於時間能夠同意的唯一結論,就是時間跟我們想像中的完全不一樣

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