2016年8月30日 星期二

讀<<探索時間之謎>>


「逝者如斯夫,不舍晝夜。」 <<子罕第九,子在川上>>
 
「君不見黃河之水天上來,奔流到海不復回。君不見高堂明鏡悲白髮,朝如青絲暮成雪。」 <<李白,將進酒>>

「歲月不居,時節如流。五十之年,忽焉而至。」<<孔融,論盛孝章書>>

時間是甚麼? 沒有人知道,但大多數人的都形容時間是條長河抑或是一桿利箭,從這頭射向那頭。 從而留下許多動人的篇章。 但時間究竟是甚麼,卻在這些篇章中無有洞悉。

那麼,先問第一個問題,為什麼這桿利箭,是從這頭射往那頭,而非是由那頭射往這頭? 


這裡得先談到牛頓三大運動定律,透過三大運動定律,我們可以預測行星運行的軌道亦或是丟球的拋射路徑,簡而言之我們可以透過這些定律來預測未來。

書中舉了一個例子,哈雷於一六八二年觀測到彗星,他透過觀測的資料配合牛頓的等式,預測出這顆彗星會在一七五九年再次造訪天際,雖然他本人於一七四二年逝世,但十七年後,彗星依約而至,這顆彗星有了一個名字,哈雷彗星。

那麼,既然可以以此定律推測未來,那有沒有可能估算過去呢?

從牛頓定律的等式沒有否決這種雙向性。

比方說,伊斯蘭哲學的第二導師法拉比,於一張羊皮卷上寫道。

「我看見了金星,它像太陽面龐上的一粒胎痣。」 從他的敘述中,可以得出法拉比看見的是金星凌日的天文現象。 而法拉比存世的時間為八七零年代至九五零年代。 又因金星凌日有其週期性。 固可以推知法拉比看到的是九一零年十一月二十四日發生的金星凌日。

所以,這表示回流是可能的嗎? 不是如此。

因為我們除了在電腦影片中的縮時倒放外,不曾看過,打破的茶杯重組還原、從水龍頭傾瀉而下的水滴升回水龍頭,也未曾在電影之外看到老年人變為幼童等逆轉現象的發生。

那麼是不是表示,時間有它的指向性?

這裡書中引入一個概念,即是熱力學第二定律。

「孤立系統的熵量永遠無法減少至多只能保持原狀。」

簡單來說就是「不可逆」。

書中是用氮氣、氧氣分子來做描述,但我想換個生活化一點的說法。

今天你有一個ㄩ型容器,你將一塊隔板強勢插入ㄩ型容器之中,它會變成山型的樣態,將一邊注入紅色顏料、一邊注入綠色顏料等到兩者等高,將隔板抽起等上一段時間,會看到兩個顏料混合成黃色,當然是不均勻的,但你已經無法將成為黃色的顏料再拆分為單純的紅色與綠色。

這表示甚麼? 就是熱力學第二定律中要傳達的概念,不可逆。

但是熱力學第二定律搭配牛頓定律就能夠解釋時間之箭的指向?

這也未必,因為牛頓定律是具有對稱性的,熱力學第二定律卻是沒有對稱性的,即是會從低熵系統演變為高熵系統,那麼若是將顏料的影片倒轉,我們熱力學第二定律來預測,仍是預測熵是會增加的,所以會得出一個相當有問題的推論,低熵系統的前身是高熵系統。

坦白說,書中這一段的推論作者也知道有瑕疵,他想指出的是,要用熱力學第二定律來解釋時間之箭要相當的謹慎。

而除了用熱力學第二定律來解釋時間之箭,也有其他的解釋方式。

如量子的時間之箭。 要用量子來解釋時間之箭,首先要了解觀察者效應,這可以用薛丁格的貓來解釋,在沒有觀察之前這隻貓處於既生既死的疊加態,好吧,用貓來解釋有點殘忍,就用情人節櫃子裡面有沒有巧克力來解釋好了。 在還沒有打開櫃子前,櫃子裡面是處於有巧克力與沒巧克力的疊加態,等到打開了才能夠確認到底有沒有。 結果當然是沒有的,幫QQ。

好吧,其實用宏觀的物體去解釋微觀的世界,容易有難以理解的狀況發生,比方說想也不想就可以知道這櫃子裡頭是沒有巧克力的一樣,但在微觀的世界則不同,觀測也成為一種力量,為足以使疊加態塌縮成單一狀態,比較有名的實驗是雙縫實驗,有興趣的可以找來看看。

而量子解釋時間之箭的原理是,當你觀測時,量子從疊加態塌縮為單一態,但無法逆轉回疊加態,這無法逆轉即說明了時間或有指向性。

另種時間之箭其實與熱力學第二定律類同,只是用宇宙論的觀點來解釋,宇宙由大霹靂開始而透過天文觀測發現宇宙是一直在膨脹的,意思是會從一個熱鬧的群星環伺的宇宙,變作系與系之間相隔非常遠乃至觀測不到。 這種情況稱之為大撕裂。

最後種時間之箭的解釋方式為人體的心理學時間之箭。

我們可以知道過去現在乃至於預測未來,在我們的感官世界中,可以界定幼童、青年、壯年、老年,也能清楚的了解過去、現在、未來,這種獨特的體驗,也可以用來解釋時間之箭。

但是,問題來了。 你如何確知,時間的流動不是幻覺呢?

先來談我們如何去描述時間。 在心理學的時間之箭中,我們有個參考點,就是"現在",以"現在"來界定在現在之前的名為"過去",在現在之後的則稱做"未來",那麼現在的意義對於我們而言就與過去和未來有了差別,因為我們是以它做為參考點的。

打個比方,我現在在喝水。 但當完喝完水後,這句話就沒有其本來的代表意義,而是轉換成,我喝完水了,現在就轉移到喝完水的時刻。 但若是將事件想像成不受時間影響該怎麼說? 二零一六年八月三十日晚間九點某某喝水。 這句話和前面的描述有何不同? 它不以現在做為參考點,在這種說詞中,過去、現在、未來的定位都是等同的,這是種沒有時態的描述法。

所以按此來推論,過去、現在、未來,都具有同等的定位,是否說明這三者可看做一體,書中借用了英國哲學家麥塔加所舉的例子。

「安妮皇后之死曾經屬於未來,然後變成了現在,現在又成為了過去。」 從這可以看出,每項事件同時具備過去、現在、未來三種屬性,但是這三者若是以現在為參考點的描述是不相容的。 那麼該如何解釋? 即是,時間的流動或許只是心智製造出來的幻象。 而時間或許為一個無意義的實體。

這可以從愛因斯坦的時空觀來佐證,當我們認為在這一秒鐘發生的事情可以說成現在同時發生。 但對於愛因斯坦來說,這未必,因為需要考量到彼此之間的運動關係。 簡單來說,我們不能夠用絕對的角度說倆件事情同時發生,只能說這兩件事情從特殊的參考系看來,似乎同時發生。

用個例子來說,有一節車廂,在左右兩邊當裝有閃光燈和光電二極管,當光打到光電二極管時就會觸發閃光燈。 現在一個人站在車廂的中間,手上也拿著第三個閃光燈,這個人按下閃光燈,那左右兩邊的閃光燈會同時觸發,所以從他的觀點來說,左右兩邊的閃光是同時發生的。

但若是這時後,車廂由左向右移動,速度接近光速。 當這個人按下閃光燈,他還是會認為左右兩邊閃光燈是同時觸發的,因為對他而言他可以認為是車站和月台在移動,而自己是靜止不動的。 但對於月台上的觀測者來說,他會看到左邊的閃光燈比右邊的閃光燈來的早觸發,因為車廂是由左向右移動,等同於光碰到左邊的距離少於碰到右邊的距離。

所以才會得出,需要考量彼此之間的運動關係這一個說法了。 既然如此,所謂的現在似乎喪失了普遍性,至少沒有一個全體同意的現在,那麼既然沒有現在這個的參考點,那流動或許真為幻覺也說不定了。


好了,感想寫到這裡都在對時間的流動進行解釋,還是來談談對一些有趣的話題。 比方說時光旅行。

書中對時光旅行也有解釋,首先得先區分是向未來旅行還是回到過去,前者較好理解,舉個例子,現在有位太空人搭乘著可以每秒加速十公里直至光速的九十九點九九%,要繞行銀河系一圈,當太空梭上的時間是十一年半時,太空梭已經繞了銀河系半圈,現在開始進行每秒鐘十公里的減速,好保證自己可以安然的進入地球軌道,再過十一年半他回到了地球,對他來說這趟旅程是二十三年,但對地球上的人們來說是十五萬零二年。

那麼現在有人這樣做了嗎? 有,只是前往的未來非常的短暫,僅僅只有五十分之一秒,這個人是俄羅斯的太空人克里卡列夫,他於和平號太空站與國際太空站待了超過八百天,他的老化速度比平常人慢了五十分之一秒。 即是時間膨脹效應的關係。 

所以前往未來只要速度夠快,那麼是可以的,因為理論並沒有制約這種可能,真正的制約是來自於科技,科技無法脫離當代。

回到過去是個複雜的問題,只探討祖父悖論以及香蕉皮理論。

祖父悖論是當你回到過去決定要幹掉你的祖父,好讓自己不要出生,但問題是未來的你早已出生,所以這種矛盾的情況該如何?

香蕉皮理論告訴我們,想干涉歷史進程是不會成功的,當你舉起手槍的那一刻,總是會有塊香蕉皮在你的腳上,無論你在哪裡它都在你的腳下,而必然使你滑倒從而失去準心。

意思就是,你無法去改變已知的歷史進程,當你想這麼做時,會有許多意外狀況的來臨,那為什麼會有這些意外狀況來臨? 人應該有自主的選擇不是嗎? 是的,但這是指沒有加入時間迴圈的情況,若是加入時間迴圈的狀況,就會產生出若你會到過去,那麼你的行為必須和歷史保持一致。 當然若是你真的真的很想殺掉祖父,那麼還有個方式是可能達成的。 那就是平行宇宙的概念,它可以拿來避開祖父悖論以及香蕉皮理論。 因為在原本時空中祖父沒死你也沒有回到過去,當你回到過去時殺了祖父,那是另一個時空的事情,和原本時空無涉。 

那麼還是談談該如何回到過去,書中提出一個多數人都聽過的方式,那就是通過蟲洞,蟲洞除了可以當做兩個遙遠星系、兩個不同宇宙的快捷道路,也有可能是同一宇宙但不同的時空,而是時空可能是過去或是未來,但前提是,我們得要找到一個穩定可供通行的蟲洞。

最後則談談不同民族對於時間的認識,基督教系統對於時間的認識是一條直線,由上帝創造到世界終焉,而中國、印度等文明對於時間的認識是周期性的,並非很單純的從初始到終結,而是交替循環出現。 在書中有努爾人對於時間的認識我第一次知道,努爾人並非用現在是幾年幾月幾日來計時,而是用事件來計時,比方說,五月的時候叫做老人家要回到村子裡,一月的時間會聽到所有人都要回到乾季的營區。 是以事情做為時間的主體,而不是因為這個時間所以必須做某事,反而是因為做了這件事所以現在是這個時間。

這本書挺有趣的,對於時間的本質以及年月日、各民族對於時間的想法都有約莫的介紹,當然裡面有小節講到的是西方的線性時間出口到全世界,以及其所代表進步的含意,甚至於航海鐘的研究等,都可以在寫篇文章來說東西方文明如何在時間的認識產生分歧,但這等以後再撰寫了。 整體來說,這本書對於時間本質的探討是由時間之箭、時間的兩種表述、時間流動是否為錯覺這樣依序撰寫的,當然若論整本書的架構,一開始以天文變化做為開端,進而人為的時間進場,並說明日常生活所見的年月周日,如何影響我們的生活,最後才進入時間的本質究竟為何,若是對時間好奇的朋友,這本書值得一看了。


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