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时间是存在的,时间是没有方向的!

2018-02-06 12:06 作者:探索之子  | 10条评论 相关文章 | 我要投稿

导读:本文摘自独立学者灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》。旨在帮助大家了解物理宇宙科普知识。

如果你认为写道这里,该结尾了,那就错了。关于时间论述,上面这些文字远远不够。

我要说明的是,有些朋友认为时间是有箭头的,主要是根据热力学第二定律而说的,就是关于熵的理论。

物理学家玻尔兹曼一生最重要的发现,就是熵的微观统计解释。因为当时(十九世纪末)的物理学界并不认为原子是真实存在的,所以玻尔兹曼的成果并不被物理学界广泛接受,他因此在思想上受了折磨,是自杀身亡的一位科学家。

从牛顿时代,科学家们就意识到,空间是均匀的,各向同性的,而物理学定律是时间可逆的。根据牛顿第二定律,F= ma,我们可以看出,假设我们把空间坐标做平移,或者旋转,公式的形式不变。如果我们把时间反号,也就是T到-T

公式的形式也不变。( 文章阅读网:www.sanwen.net )

但是在地球上,我们可以明显的区分上下。牛顿的洞察指出了我们可以区分上下的根本原因,那就是万有引力。

在地球的我们都知道,我们只能区分上下,但不能区分前后左右(前后左右都是人为规定的)。这是因为地球的引力总是朝下的,所以我问你,地球的引力总是朝下的,对吗? 思考一分钟,再往下看。

答案是这是不对的。很简单,引力作用的方向为下的话,与之相反方向,就为上。北半球站一个人,南半球也站一个人,向头顶的方向为上。你会发现,同样是“上”,方向却不一致。所以上文中说地球上的我们可以辨别“上下”,也是人为的。

同样, 我们也不能区分时间的过去和未来,再返回去,看看我对于时间的定义,你就清楚了。

那是什么给了时间一个特殊的箭头呢?科学家的答案就是熵,熵只能增加不能减少,于是熵就给了时间一个箭头。 这样表述,你认为对吗? 我们接着来看我找到这一篇文章。

物理学很大程度上是相信还原论的,也就是宏观的物理学现象要受到微观物理学定律的支配。我们知道支配微观物理学定律的公式,例如薛定谔方程,狄拉克方程,克莱因-戈尔登方程,乃至描述单个分子运动的牛顿定律,都是时间可逆的。支配电磁学的麦克斯韦方程组也是时间可逆的。既然是这样,那么为什么受这些公式支配的宏观物理学定律会有时间的不可逆性?设想一下我们有一个容器,如图所示。

如果我们只有两个分子,它们可以自由移动,然后我们拍摄一部电影,用来记述这两个分子的运动。当我们播放这部电影的时候,我们无论是正着放还是倒着放,这部电影里面的运动都遵循物理学定律。这两个分子可以时而都在左边,也可以时而都在右边,这都不违背任何物理学定律。但是如果我们有个10^23个分子,这些分子一开始都在容器的左边,然后让这些分子自由运动,经过足够长的时间,我们几乎可以肯定,这些分子会有几乎一半分布在容器的左边,而另外的几乎一半会分布在容器的右边。

同样,我们拍摄一部电影,记录这些分子的扩散转移过程。如果我们正着放这部电影,我们可以看到,分子从左边的容器慢慢地扩散到整个容器,这是符合物理学定律的。如果我们倒着放这部电影,我们会看到,一开始弥漫在整个容器的分子,自发地聚集到了左边的容器,也就是系统的熵自发地减小了,这违背了热力学第二定律。于是我们说,根据这个,可以区分时间的方向,那就是熵。

问题是,既然两个分子的时候我们没法区分时间的方向,为什么在有10^23个分子的时候,我们就可以区分时间的方向了呢?这就是玻尔兹曼的洞察了。玻尔兹曼说,第二种情况不是完全不可能发生,而是几乎上不会发生。事实上,动力系统里面有个精确成立的定理,这个定理说,一个动力系统,经过足够长但是有限长的时间,一定会回到跟初始状态非常接近的一个状态。现在这10^23个分子的运动就是一个动力系统,根据庞加莱回归定理,经过足够长的时间,这些分子一定会重新聚到左边的容器。但是这个回归时间是宇宙年龄的好多倍。这也就意味着,尽管微观的物理学定律允许这些分子重新回到初始状态,但是这种回归几乎上不会发生。

玻尔兹曼给出了统计熵和热力学熵的公式,

于是一个系统的状态数越多,系统的熵就越大。而很明显,所有分子弥漫在整个容器时的系统状态数远大于所有的分子都被局限在容器左边的状态数。而且分子数越多,这个状态数的差距就越大。热力学第二定律规定,系统的熵不可以自发地减小。

因此,通过研究系统的熵,我们就可以赋予时间一个箭头。也就是,根据热力学第二定律,我们就可以判断出一部影片是正放还是倒放。尽管根据玻尔兹曼和庞加莱,热力学第二定律只是在概率上成立,但是如果系统足够大,那么我们可以肯定,热力学第二定律几乎上是一定成立的。

另外需要说的是:即使世界是运动的,但是如果我们无法区分时间的方向,那么这时的时间顶多算是一个参数,而不是我们通常意义上的时间。因为我们观测到的时间都是有方向的。正是这个方向性才赋予了时间以真实的意义。

OK,以上内容,就是这篇文章的主题思想,和结论。你赞同吗?事实上,这个观点被很多认同时间存在的科学家和科普工作者享用,我认为这是个问题,所以我有必要给你们分析一下。

首先文章中提到牛顿时空观,牛顿时空观是绝对时空观。而氏的时空观是相对的。那么关于时间的问题,你看好牛顿时空观,还是爱氏时空观? 答案是显而易见的,一定是爱氏的时空观。所以文章中出现的关于牛顿理论的描述,可以删除。这是第一点。

然后再来说熵增。熵是描述一个系统的混乱程度,也可以说能量的混乱程度。这是一种概率统计理论。确实如文章所言,如果一个系统足够大,那么理论上熵增是必须的。可是熵增是时间方向吗? 这是我们要讨论的。

我认为不是的。

1、时间是描述物体运动连续性的变化,是一种度量。熵是描述系统的状态。本质上,熵理论是一种概率论,当系统大到一定程度,这种概率是百分百。就像上文所描述的。但从本质上来说,时间不是概率论。从宏观角度讲,宇宙系统熵增会影响时间的度量,因为熵增是能量的变化。而能量的变化自然引起引力场的变化。看看上面的时间的定义,自然就知道了,这会影响时间的度量。所以熵增理论,会影响时间,但不是时间的方向。

2、熵增是一种系统态,根据绝对零度不为零的定律,我们知道它是一直持续的一个状态。这说明了宇宙的开放性。因为一个封闭的系统,必然达到熵状态。这是可以佐证时间无限的的条件。但时间无限,不是说时间很长很长,其实重点应该理解为时间时刻存在!当然理解为很长很长,和时间时刻存在在生活意义上是相同的。

3、过去回不去的原因,是熵增覆盖过去的时空信息。今年去一个景点,明年这个景点依然在,可是你去了,这个景点的信息和去年一定是不一样的。作为一种度量,时间是敏感的。

可能讲到这里,很多朋友依然迷糊。我再这样通俗说一点。熵增原理可以看作是宇宙运动的方向,而时间是物体变化的度量。所以熵增不是时间的方向。而且如果时间,有方向,那么现在的关于时间是标量的国际认定,就要修改。各位,好好想想,是不是这个道理。

各位,时间是存在的,时间是无限的,时间是没有方向的。时间是无限的,我们的生命确实有限的。这不是我们的悲哀,是我们的机会。

摘自独立学者灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》

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