时间的秩序

为什么我们记得过去,而非未来?时间“流逝”意味着什么?是我们存在于时间之内,还是时间存在于我们之中?卡洛·罗韦利用诗意的文字,邀请我们思考这一亘古难题——时间的本质。
在我们的直觉里,时间是全宇宙统一的,稳定地从过去流向未来,可以用钟表度量。可罗韦利向我们揭示出一个奇怪的宇宙,在这里,时间的特质一一坍塌,在最基本的层面上,时间消失了。他告诉我们,我们对时间流逝的感知,取决于我们的视角……

编辑推荐

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作者简介

卡洛·罗韦利,意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组,著有畅销科普作品《七堂极简物理课》《现实不似你所见》《极简科学起源课》等。罗韦利以其简洁诗意又充满热情的科普讲述惊艳世界,被誉为“让物理变性感的男人,下一个史蒂芬·霍金”。《七堂极简物理课》这本一百页的小书在意大利出版后创造了惊人的销售成绩,被译为40多种语言,引爆全球科普阅读热潮。

精彩书评

对物理学蕞深刻的奥秘的优雅解读,一位大师级的作家。在这本宝石般的书里,罗韦利首先摧毁了我们对时间概念的常识。这是一本雄心勃勃的书,它阐明了一个棘手的问题,阅读过程还十分让人愉快。
——《华尔街日报》

没有人像理论物理学家卡洛·罗韦利那样书写宇宙。罗韦利这个新的关于时间的故事讲述得优雅而清晰,无论是揭示真相时,还是在解释关于时间本质的浪漫哲学思考时。
——《华盛顿邮报》

一本不可思议的书。罗韦利用富有诗意、魅力和感染力的睿智文字传达了关于时间蕞复杂和有启发性的想法。
——本尼迪克特·康伯巴奇(卷福)

物理学界的文学具星让我们重新思考时间。《时间的秩序》势必会让罗韦利居于伟大科学传播者的神殿之中。
——《新科学家》

目录

目录
也许时间是最大的奥秘

第一部分 时间的崩塌
1 统一性的消失
2 方向的消失
3 当下的终结
4 独立性的消失
5 时间量子

第二部分 没有时间的世界
6 世界由事件而非物体构成
7 语法的力不从心
8 以关联为动力

第三部分 时间的来源
9 时间即无知
10 视角
11 特殊之处会出现什么
12 玛德琳蛋糕的香味
13 时间的来源

安眠的姊妹

图片声明
注释

精彩书摘

让我们从一个简单的事实开始:时间的流逝在山上要比在海平面快。
这一差别非常小,但可以用精密的计时器测量出来,如今这种计时器在网上花几千镑就可以买到。经过练习,任何人都能观察到时间的延缓。使用专业实验室里的计时器,即使海拔只相差几厘米,也可以观测到时间的延缓:放在地板上的钟表走得要比桌上的钟表稍微慢一点。
变慢的不只是钟表,在较低的位置,所有进程都变慢了。两个好朋友分别后,一个在平原生活,另一个住进山里。几年之后他们再见面,在平原上生活的这位度过的时间更少,变老得更慢,他的布谷鸟报时钟的机械装置振动的次数更少。他可以用来做事的时间更少,他种的植物长得更慢,思绪得以展开的时间更少……时间在较低位置比较高位置要少。

这让人感到惊讶吗?也许吧。但世界运行的方式就是如此。在一些地方,时间流逝得慢一些,在另一些地方则快一些。
也许真正令人惊叹的地方在于,在我们有足够精密的钟表来测量时间延缓之前的一个世纪,就有人了解了这一切。这个人的名字,当然就是阿尔伯特·爱因斯坦。
先于观察就理解某种事物的能力,是科学思想的核心。在古代,阿那克西曼德明白天空在我们脚下仍然延续,远早于轮船能够环游地球。现代伊始,哥白尼就明白是地球在转动,远早于宇航员从月球上看到这一事实。与之类似,在钟表的发展精确到足以测量出时间以不同速度流逝之前,爱因斯坦就意识到,时间在不同地方的流逝是不均匀的。
在进步的历程中,我们认识到,一些看似不证自明的事,实际上仅仅是偏见。天空在我们之上而非之下,这似乎显而易见,不然地球就会坠落。地球静止不动似乎是不言而喻的,否则它就会让一切都撞毁。时间在任何地方都以同样的速度流逝,对我们来说也同样是显而易见的……孩子会长大,发现小时候从四壁之家望出去看到的并不是世界的全貌,作为共同体的人类也是一样。
爱因斯坦问了自己一个问题,在我们学习引力时,这一问题也许同样困扰过我们:太阳与地球没有相互接触,它们之间也没有任何东西可借助,那么它们是怎样相互“吸引”的呢?
他找到了一个合理的解释,猜想太阳和地球并没有直接相互吸引,而是分别对它们之间的事物产生作用。既然在它们之间存在的只有空间与时间,他猜想太阳和地球都改造了周围的空间和时间,就像一个物体浸入水中会把周围的水排开。对时间结构的改造进而影响了物体的运动,使得它们“落”向彼此。(这是广义相对论的精髓)
“时间结构的改造”是什么意思呢?它指的就是上文提到的时间的延缓:物体会使它周围的时间变慢。地球是个庞然大物,会使其附近的时间变慢。这种效应在平原处更明显,在山上要弱一些,因为平原更近。这就是在海平面高度居住的人衰老得慢一些的原因。
物体下落就是由于这一时间的延缓。在时间流逝一致的地方,比如星际空间,物体不会下落,它们会浮在空间中。而在我们的星球表面,物体会自然倾向于向时间流逝更慢的地方运动,就像当我们从沙滩往大海奔跑时,腿上水的阻力会让我们向前方跌进海浪里一样。物体会下落,是由于在较低的位置,时间被地球减慢了。
因此,即便我们无法轻易观测到,时间的延缓仍然有着极其重要的影响:物体下落源于此,因此我们才可以坚实地站在地面上。如果我们的双脚可以牢牢地站在地面上,那是因为我们的身体自然倾向于待在时间流逝更慢的地方——并且与你的头部相比,你脚部的时间流逝得更慢。
这听起来很奇怪吧?这就像是观看日落,太阳缓慢地消失在遥远的云层背后时,我们猛然记起,运动的并非太阳,而是地球。我们用错乱的眼神看着整个星球——以及我们自己——向后旋转,远离太阳。我们用“疯狂的”眼睛看世界,就像保罗·麦卡特尼歌里那个山顶上的傻瓜(The Fool on the Hill):比起我们平常模糊的视野,有时疯狂的视角看得更远。
一万个舞蹈的湿婆
我对阿那克西曼德怀有持久的热情。这位两千六百年前的哲学家意识到地球浮在空中,并没有什么东西支撑着它。我们是从其他作家笔下得知阿那克西曼德的思想的,因为他的作品只有一个小片段留存下来,只有这一段:

万物的产生由它而来,万物的灭亡也归复于它,这源于必然性。因为万物遵循时间的秩序,将公平赋予彼此,互相补偿彼此间的不公平。

前言/序言

序言 也许时间是最大的奥秘

即使我们正在说的话
也已被窃贼时间
悄悄偷走
一去不返

我停下来,什么也不做。什么也没有发生。我什么也不去想。我聆听时间的流逝。
这就是时间,熟悉又亲密。我们任它带领。秒、时、年的洪流将我们投向生命,又把我们拖向虚无……我们栖居于时间之中,就如鱼在水中。我们的存在,就是在时间中存在。它庄严的乐曲滋养了我们,向我们打开整个世界,也困扰我们,让我们惶恐,又让我们平静。在时间的牵引下,宇宙在未来中展开,并依照时间的秩序而存在。
印度神话用湿婆舞蹈的神圣形象来描绘宇宙之河:他的舞蹈支撑着宇宙的进程;它本身就是时间的流动。还有什么比这种流动更普遍、更明显的呢?
然而事情远比这要复杂,现实常常不似你所见。地球看起来是个平面,实际上是个球体;太阳看似在天上旋转,但其实旋转的是我们。时间的结构也并不像它看起来那样,它并不是均匀统一地流动。我在大学的物理课本中读到这点时,感到极其震惊:时间运行的方式竟与它看起来截然不?同。
在那些书里我也发现,我们仍然不清楚时间到底是怎么运行的。时间的本质也许是最大的未解之谜。奇特的线索把它与其他公认的伟大奇迹联系在一起:思维的本质,宇宙的起源,黑洞的命运,地球上生命的运行。有一些重要的东西一直在将我们拉回时间的本质。
惊奇是我们对知识的渴望的源泉,发现时间不同于我们所想引出了许许多多问题。时间的本质一直是我理论物理研究工作的核心问题。在下面的内容中,我会叙述我们已经理解的关于时间的内容,以及为了更好地理解它,我们所遵循的研究路径。我也会叙述我们尚未理解的,以及在我看来我们刚刚开始瞥见的内容。
为什么我们记得过去,而非未来?是我们存在于时间之内,还是时间存在于我们之中?说时间“流逝”到底意味着什么?是什么把时间与我们作为人的本性,与我们的主观性联系在一起?
当我倾听时间的流逝时,我到底在倾听什么?
这本书被分为三个不同的部分。在第一部分,我会总结现代物理学已经理解的关于时间的内容。这就像手握一片雪花,在你研究它的同时,它逐渐在你指间消融,最终消失。我们通常认为时间是很简单、很基础的东西,均匀流逝,独立于其他事物,从过去流向未来,能用钟表度量。在时间的进程中,宇宙中的事件以有序的方式次第发生:过去、现在、未来。过去是既定的,未来是开放的……然而这一切都被证明是错的。
时间的典型特征接连被证明只是各种近似,是由于我们的视角而产生的错误,就像我们从前以为地球是平的或太阳绕着我们旋转一样。我们知识的增长导致了时间概念的逐渐瓦解。我们所说的“时间”是一个多结构、多层次的集合。1经过更多、更深入的研究,时间逐渐失去一个又一个层次。本书的第一部分会描述时间的这种崩塌。
第二部分描绘了我们还剩下什么:一片大风刮过的空白,几乎失去了时间的所有痕迹。一个奇怪、陌生的世界,然而仍然是我们栖居的这个世界。就像抵达高山,除了雪、岩石和天空什么都没有,或者就如阿姆斯特朗和奥尔德林在月球静止的沙地上的冒险。一个被剥离至本质的世界,闪耀着荒芜与恼人的美。我研究的物理学方向——量子引力尝试去理解这极端又美丽的景象,并赋予其自洽的意义。为这个没有时间的世界。
本书的第三部分是最困难的,但也是最重要的,因为这部分与我们联系最紧密。在一个没有时间的世界,肯定有什么东西导致了我们熟悉的时间的产生,以及它的秩序,让未来不同于过去,让它平滑流动。我们的时间肯定会以某种方式出现在我们周围,至少是因为我们而生,也依循我们的尺度。
这是一趟返程之旅,朝向本书第一部分追寻世界基本原理时丢失的时间。就像一部犯罪小说,我们正在搜寻其中的罪犯:创造时间的元凶。我们一个接一个地发现我们所熟知的时间的组成部分,现在它们再也不是现实的基本结构,而是由我们这些笨拙又终有一死的生物做出的有用近似:也许是我们的视角决定了我们是什么。因为和宇宙相比,时间之谜也许从根本上说与我们自身关系更为密切。也许,就像第一个、也是最伟大的侦探故事——索福克勒斯(Sophocles)的《俄狄浦斯王》那样,罪犯就是侦探本人。
这本书的观点就像一团炙热的岩浆,有时颇富启发性,有时让人困惑。如果你决定跟随我,我会把你带到我们对时间所知的最远处,抵达辽阔夜空的边缘,以及繁星点点的未知之海。

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书名:时间的秩序
作者: [意] 卡洛·罗韦利
译者:杨光
出版社:湖南科学技术出版社
ISBN:9787571001636
豆瓣评分:8.9
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