迄今為止我們的大部分理論框架都包含了牛頓力學意義上的時間度量,即這是一種單向的時間,時間維度只能向一個方向。
現代物理認為,時間是物質三維運動(位移)對我們大腦影響形成的。只有物質和空間的存在,時間才有定義。
從神經機制來說,對時間的知覺是大腦構建的。我們的物理學理論主要建立在我們對時間的感知這個濾器上的,而時間是這一征途上不可剔除的存在。對時間的感知依賴於大腦神經與外界作用的協調。(當然,必須排除一些醫學上認為的時間錯覺,如可卡因和大麻一類的毒品,或者像阿爾茨海默病和精神分裂這類疾病,都會造成時間感知上的錯誤。)雖然許多物理定律對時間的過去和未來的方向未作區分,但從我們日常的體驗來說,時間是有方向的、是在向前演進的,畢竟我們每個人都在一天天變老,每棵樹都在慢慢長高。
物理學家霍金(Stephen Hawking)在一次演講中認為,將過去與未來區分開來,至少存在三類時間方向(時間箭頭)。
第一類時間箭頭 就是服從熱力學第二定律(Second law of thermodynamics)所呈現的時間方向,即一切能量都是由有序轉向無序的變動。或者說系統無序程度(熵)隨時間流逝而增大,就是時間箭頭的單一性的方向,且不可逆轉。
例如,一個杯子從桌上跌落並摔成碎片,要是觀看這段影片,不難區分該過程是向前還是向後。因為日常生活絕不會發生倒退播放的情況,即杯子的碎片不會突然自行復原且從地下回到桌上。
這就是熱力學第二定律告訴我們,系統無序程度(熵)總是隨時間而增大。換言之,這也是墨菲定律(Murphy’s Law)的內涵,即事物總是朝壞的方向發展。有一種時間方向被學者稱為“因果不對稱”(Causal asymmetry)的特性,時間沿著一個方向前進總會比另一個方向更復雜和更困難。例如,氣象人員利用今日的天氣資訊可較為精確地預報今後一週的降水機率。但要他用同樣的資料資訊去反推過去一週的降雨情況,其難度大到幾乎不可能。
因此就有學者認為,“因果不對稱性”很可能就是時間指向單一性的基本特徵。物理學家愛丁頓(Arthur Eddington)就主張,因果不對稱性決定了時間維度向一個方向前進,而不是倒退。時間一定向前(先有因,後有果),而向後(先有果,再有因)則無法做到。第二類時間箭頭 就是心理學時間方向,它使我們在日常經歷中感覺到時間在向前流逝,我們的大腦記住了過去,但對未來並無所知。這意味著我們對時間方向的主觀感受與熱力學時間箭頭方向一致,也即指向無序程度增大的方向。
第三類時間箭頭 宇宙在大爆炸一刻呈現一種高度有序的狀態,所有能量集中在奇點。隨著大爆炸時空暴漲,能量迅速釋放,有序狀態也隨時間變得越來越混亂無序。宇宙應當沿著這一時間箭頭方向一直膨脹下去,不會收縮。這就是宇宙時間箭頭。
值得慶幸的是,在宇宙向無序的演化中,我們的地球生命則變得更加有序。因為太陽輻射到達地球的無序能量中,恰好被綠葉從中截獲少許Sunny使之變得有序,由光合作用將二氧化碳和水轉變為組織有序的糖類植物。動物再獲取植物來維持身體組織更高的有序性。這就有了我們生機勃勃的地球生命。我們對時間已有的種種認識可以確認,時間維度只能向一個方向。如果時間反轉,意味著無序程度隨時間而開始減小,無序逐漸變成有序,就會出現奇幻的場景:破碎的杯子自發地復原;記住明天的股票價格就會在股市中大發橫財。事實上這些都不可能發生,時間方向決不會反轉。
至於某些學者認為,在特定條件下量子計算中的因果不對稱性會消失,等於說時間可以不存在或者時間箭頭可逆轉。但這個純理論的概念存在較大爭議,(就算理論上有解)並不能等同到現實世界。
迄今為止我們的大部分理論框架都包含了牛頓力學意義上的時間度量,即這是一種單向的時間,時間維度只能向一個方向。
現代物理認為,時間是物質三維運動(位移)對我們大腦影響形成的。只有物質和空間的存在,時間才有定義。
從神經機制來說,對時間的知覺是大腦構建的。我們的物理學理論主要建立在我們對時間的感知這個濾器上的,而時間是這一征途上不可剔除的存在。對時間的感知依賴於大腦神經與外界作用的協調。(當然,必須排除一些醫學上認為的時間錯覺,如可卡因和大麻一類的毒品,或者像阿爾茨海默病和精神分裂這類疾病,都會造成時間感知上的錯誤。)雖然許多物理定律對時間的過去和未來的方向未作區分,但從我們日常的體驗來說,時間是有方向的、是在向前演進的,畢竟我們每個人都在一天天變老,每棵樹都在慢慢長高。
物理學家霍金(Stephen Hawking)在一次演講中認為,將過去與未來區分開來,至少存在三類時間方向(時間箭頭)。
第一類時間箭頭 就是服從熱力學第二定律(Second law of thermodynamics)所呈現的時間方向,即一切能量都是由有序轉向無序的變動。或者說系統無序程度(熵)隨時間流逝而增大,就是時間箭頭的單一性的方向,且不可逆轉。
例如,一個杯子從桌上跌落並摔成碎片,要是觀看這段影片,不難區分該過程是向前還是向後。因為日常生活絕不會發生倒退播放的情況,即杯子的碎片不會突然自行復原且從地下回到桌上。
這就是熱力學第二定律告訴我們,系統無序程度(熵)總是隨時間而增大。換言之,這也是墨菲定律(Murphy’s Law)的內涵,即事物總是朝壞的方向發展。有一種時間方向被學者稱為“因果不對稱”(Causal asymmetry)的特性,時間沿著一個方向前進總會比另一個方向更復雜和更困難。例如,氣象人員利用今日的天氣資訊可較為精確地預報今後一週的降水機率。但要他用同樣的資料資訊去反推過去一週的降雨情況,其難度大到幾乎不可能。
因此就有學者認為,“因果不對稱性”很可能就是時間指向單一性的基本特徵。物理學家愛丁頓(Arthur Eddington)就主張,因果不對稱性決定了時間維度向一個方向前進,而不是倒退。時間一定向前(先有因,後有果),而向後(先有果,再有因)則無法做到。第二類時間箭頭 就是心理學時間方向,它使我們在日常經歷中感覺到時間在向前流逝,我們的大腦記住了過去,但對未來並無所知。這意味著我們對時間方向的主觀感受與熱力學時間箭頭方向一致,也即指向無序程度增大的方向。
第三類時間箭頭 宇宙在大爆炸一刻呈現一種高度有序的狀態,所有能量集中在奇點。隨著大爆炸時空暴漲,能量迅速釋放,有序狀態也隨時間變得越來越混亂無序。宇宙應當沿著這一時間箭頭方向一直膨脹下去,不會收縮。這就是宇宙時間箭頭。
值得慶幸的是,在宇宙向無序的演化中,我們的地球生命則變得更加有序。因為太陽輻射到達地球的無序能量中,恰好被綠葉從中截獲少許Sunny使之變得有序,由光合作用將二氧化碳和水轉變為組織有序的糖類植物。動物再獲取植物來維持身體組織更高的有序性。這就有了我們生機勃勃的地球生命。我們對時間已有的種種認識可以確認,時間維度只能向一個方向。如果時間反轉,意味著無序程度隨時間而開始減小,無序逐漸變成有序,就會出現奇幻的場景:破碎的杯子自發地復原;記住明天的股票價格就會在股市中大發橫財。事實上這些都不可能發生,時間方向決不會反轉。
至於某些學者認為,在特定條件下量子計算中的因果不對稱性會消失,等於說時間可以不存在或者時間箭頭可逆轉。但這個純理論的概念存在較大爭議,(就算理論上有解)並不能等同到現實世界。