在我們習以為常的現實世界之下
是另一個令人驚嘆的世界
在這裏我們對於宇宙的大部分理解 都是錯的
物理學兼暢銷書作家布萊恩·格林
帶你開始一段顛覆常識的旅程
布萊恩·格林:為什麼我們從來沒有逆向地見證事情的發生？
根據物理學的定律 這個是能夠發生的
隨著我們探索這宇宙的終極領域
這個世界將逐漸清晰
從黑洞到宇宙大爆炸
我們將會深入物質的本質
來一杯他喝的
這裏 強大的輻射充斥著真空
我們的宇宙可能只是很多中的一個
三維世界也許只是一個幻覺
格林: 但事情怎麼會是這樣?
對於我們熟悉的事物 我們為何錯的如此離譜?
這讓我們很煩惱吧?
當然
自然法則
無規律可循
理論物理學家們應該為此感到高興
因為這是一個開創性的視角
它開啟了一個具有無限可能的新世界
讓我們開始吧...
格林: 環顧任何火車站的周圍
你可以看到時間是怎樣支配我們的生活的
但時間並非它所表現的那樣
在過去 現在和未來之間
也許並無界限
格林: 假如時間並非如我們所想像的
那麼它是怎樣的
它是否有起點
將會有終結嗎
它從哪裏來
宇宙的構造
之時間的假象 盡在NOVA
NOVA的主要贊助公司有
和...
由公共廣播公司
以及您對PBS電台的贊助
"宇宙的構造"主要基金來源
由國家科學基金會提供
和...
提供原始研究資料和易於公眾理解的
科學 技術 工程 數學的方面的支持
其餘資金由
以及喬治·D·史密斯基金
布萊恩·格林: 從前
這是每個好故事都會出現的開頭
但是關於時間的故事是什麼?
人們說時光荏苒 時間就是金錢
我們浪費時間 消磨時間 我們試圖節省時間
但是我們真正瞭解時間嗎?
是的 就像這條河流 時間似乎永無止境地流動
片刻飛逝
而且時間的流動似乎 總是朝著同一個方向
朝向未來
但是這也許並不正確
我們在過去一個世紀中的發現
證明了我們對於時間的大部分認識
也許只是種幻想
與我們的常識相反 也許時間根本沒有流動
我們的過去也不會消失
我們的未來也許已經存在
事實證明時間本身可以加速或者減速
我們覺得只能向一個方向發展的事情
也可以逆向發生
但是事情怎麼會這樣
我們對於熟悉的事物怎會錯的如此離譜?
假如時間不是我們想像的那樣 那麼它會是怎樣的?
它是否有起始?
它是否有終結?
它從哪裏來?
簡·娜·傑文: 我們總是認為時間是一種事物
但是通過其瞬時性
以及時間自身的定義
完全否決了這個觀點
每個人都覺得自己對時間很熟悉
直到你問他們什麼是時間
艾倫·古斯: 什麼是時間?這真的是
非常有價值的物理問題
我覺得關於時間的任何一個方面
我們都沒有完全理解
格林: 因此如何著手去解開一個
像時間一樣深奧難懂的謎團?
對 一種方法就是測量它
幾千年前 我們就開始測量時間
利用各種不同的形狀 尺寸和樣式的鍾
我們的測量可以達到很高的精度
第一個可以稱之為鐘的物體 每天只會"滴答"一聲
旋轉的地球
我們的地球日復一日地
繞著地軸旋轉
我們甚至可以準確預報出
它繞太陽旋轉的軌道
因此地球的運動規律可以用來度量時間
我們一直在尋找各種具有週期性運動規律的的事物
然後利用這種具有週期性的事物做成一個時鐘
我們就是這樣用一些重複的過程來度量時間
格林: 通過一個日晷測量地球的運動
我們將一天分為小時
威廉·菲利普斯: 地球每天旋轉一周
通過觀察太陽的升起和沉落
我們粗略地表述一天的開始和結束
格林: 根據鐘擺的擺動
我們將小時劃分為分鐘和秒
根據石英晶體的振動
我們把時間的測量精度提高到千分之一秒
但是如果我們真的想知道什麼是時間
我們可以去一個地方
位於科羅拉多的美國國家標準技術協會
史蒂夫·傑特: 這是美國的官方時間
世界上再沒有比這更精確的時間了
格林:在這兒 他們以難以置信的精度來測量時間
他們的工具是宇宙中最小的物體之一
一種罕見的金屬原子 銫原子
菲利普斯: 原子有一種自然共振頻率
因為任何能振動的
能夠週期性運動的物體 都可以成為一個時鐘
因此銫原子的振動頻率
是世界上最權威的計時工具
格林: 當一個銫原子被外界的能量轟擊時
它發生振動 開始計時 並向外發出脈衝信號
每一秒鐘超過九十億次
也就是說銫原子每秒鐘振蕩
9,192,631,770次
所以每次你數到那個數字時
一秒鐘就過去了
然後你得到一秒 接著又是一秒
一秒接著一秒
菲利普斯: 這個精度是驚人的
每隔幾個月 我的手錶就會走快或走慢一秒
但是我們現在所說的這個銫原子鐘
一億年內才可能走快或走慢一秒鐘
幾百年來 我們習慣於用一種更精確的時間測量手段
代替另一種時間測量手段
這種改變在物理學的興衰變革中
早已是家常便飯
格林: 但是不管我們的時鐘變的多精確
時間仍然很神秘
時鐘能告訴我們現在是什麼時間
但是它們不能告訴我們時間的本質
我們測量的究竟是什麼呢?
也許我們不知道什麼是時間
但是對於時間的經歷
是我們日常生活的基本組成部分
我們經常思考時間 懷念過去
為未來制定計劃
在時間的滴答滴答聲中度過我們的生命
我是指 看看周圍 任何一個車站
你就能看到時間是怎麼控制我們的生活的
你也許想不到的是
在早期的一個關於時間的重大發現中
鐵路運輸的興起扮演了一個重要的角色
要檢票了 先生
列車會按時抵達嗎?
是的 先生
謝謝
格林: 在列車運輸的早期
時間形成一個獨特的問題
在那時 每個小鎮設立了他們自己的時間
當太陽在頭頂上了
差不多就算是中午了
然而 在另一個城市現在是幾點
就算你不知道 也沒有關係
但是使事情複雜化的是
列車將按照它們出發地的時間
開始他們的旅程
所以 如果我從巴黎去日內瓦
火車一路上都在按照巴黎當地時間運行
因為那是我出發的地方
但是如果我從另一個方向出發 從日內瓦去巴黎
火車將一路上按照日內瓦的當地時間運行
彼得·蓋森: 當你開始有越來越多的火車路線
和越來越多的不同的時間
這些時間要相互轉換
這將會變成一個噩夢般的混亂情形
格林: 對於遠距離範圍內時間調整的需要
變成一個巨大的問題
特別是當城市間僅僅依靠簡單的交通運輸相連接時
然而這正是近代對於時間的研究的起源
隨著對於時間同步的需要
變的越來越迫切
一個叫阿爾伯特·愛因斯坦的年輕物理學家
得到了一份在瑞士的波恩專利局的工作
蓋森: 在當時所有的發明中
時間的同步成為一個研究的熱點話題
這些專利展示了各種各樣新奇和激動人心的方法
比如如何通過交換電報信號使時鐘同步
通過電波使時鐘之間互相同步
所有的這些實現了時間的同步 定義了什麼是時間
以及如何測量時間
對於愛因斯坦來說 某些事情立刻變得重要而有趣
格林: 愛因斯坦用一種獨特的眼光看待時間的本質
由此他將震動世界
這些機械裝置給他提供了意想不到的靈感
愛因斯坦意識到這些使時鐘同步的嘗試
不僅僅只是創造發明
相反 他意識到在我們對於時間的認識中
這些發明給予了我們深刻的啟示
大多數人們用一種
非常簡單的 直接的方式看待時間
時間對每個人每個地方來說運轉的一樣
這是由現在科學之父
艾薩克·牛頓做出的對於時間的常識性描述
吉姆·梅特: 對於艾薩克.牛頓來說
時間是宇宙的一種永恆不變的性質
時間總是以同樣的速度改變
時間不隨外物而變
而且我們無論做什麼都無法改變它
格林:儘管牛頓對於時間的描述看起來非常合理
愛因斯坦意識到它並不正確
他發現時間會以不同的速率運動
這聽起來有點怪誕
也就是說時間對我來說 和對你來說
可能並不一樣
愛因斯坦的發現徹底粉碎了牛頓對現實世界的理解
愛因斯坦說 對於整個宇宙來說
時間不僅僅是一種標籤
時間是非常特別的個體
愛因斯坦給我們的是一個更加豐富的描述
在他的設想中 每個人都有自己的時間
每個人的時間都以不同的速率運行
也就是說 沒有所謂的宇宙標準時間
事實上宇宙有各種不同的時間
格林: 愛因斯坦通過發現這種
時間和空間的神秘聯繫
讓我們大開眼界 耳目一新
愛因斯坦所指出的是 在空間的運動和時間的流逝之間
有一種極為微妙而又深遠的聯繫
簡單點講
你擁有其中一個越多 你擁有另一個就越少
為了明白這是怎麼回事 我們來行駛一小段路程
現在 我正以每小時60米的速度往北行駛
這意味著我所有的運動是在朝著北方
但是現在我們拐個彎
向西北方向走
我仍然以60米每小時的速度走動
但是我向北前進的速度跟拐彎之前相比
要小得多
這是因為我的一些向北的運動
被我向西的運動轉移了 或者說是削弱了
愛因斯坦意識到 空間和時間的聯繫
差不多就像北和西一樣緊密
用這種驚人的洞察力
愛因斯坦將會推翻一個常識
即時間的運轉對每個人來說都是一樣的
我的意思就是：
那邊的那個人也許會說我根本就沒移動
但我動了
我也許不是在空間中移動
但當我在時間中移動時
我的意思是 畢竟 我的表
還在響
只要我還站著
那就是沒有在空間上移動
愛因斯坦認為 我在時間中移動
但當我走向那個人 看看什麼會發生
這有點誇張 但因為我現在在移動
他將感到我的手錶走的慢了
那是因為從他的角度
我以前在時間中的運動被轉化了
變成了我在空間中的運動
不僅僅是我的手錶
如果我們真的誇大這種效應
他將感到我的動作 聲音
所有關於我的行為都慢下來了
現在我停止了移動
我們手錶上的時間再次保持一致了
這就是愛因斯坦的關鍵論述:
空間中的運動會影響時間的流動
大衛·凱撒: 當我們對時間的測量結果不一致時
我們會覺得莫名其妙
時間和我們不是相互獨立的麼?
為什麼我們對於時間的測量結果和我怎麼移動
以及你怎麼移動有關？
這讓人無法理解
對於正在移動的人
時間本身跑的更慢了
太匪夷所思了
在愛因斯坦之前 沒有人曾預見過
這種事情可能會發生
那就是愛因斯坦的獨到之處
格林: 那為什麼我們在日常生活中沒有曾經看到過這樣的事情呢?
因為在地球上這麼慢的速度下
動作對時間的影響如此之小 以至於我們沒有察覺
但這些影響是真實的 並且能被測量
為了實現這個 你所需要的就是兩個原子鐘
和一個噴氣式飛機
這個實驗在1971年被做過
科學家讓一個原子鐘繞地球飛行
然後和地上的那個比較
就像愛因斯坦預測的那樣 這兩個鍾不再相互一致
兩者之間的時間差只有幾千億分之一秒
但這非常有力地證明了
運動對於時間流動的影響
菲利普斯: 愛因斯坦的理論被測試了
一遍又一遍
然而他的理論屢試不爽
它真正地構建了
我們對於自然運行的規律的認知基礎
這些影響 過去被認為是
一種模糊不清 並且非常微小
而且是和現在的科技矛盾的影響
格林: 在發現了兩者之間這意想不到的關係之後
愛因斯坦意識到 時間和空間
再也不能被單獨地看作是獨立的事物了
相反 時間和空間是互相聯繫的
因此被稱為 時空
愛因斯坦統一了關於時間和空間的理論
構建了這個叫做空間的四維世界
格林: 這種將時間和空間互相聯繫的想法
使愛因斯坦領悟了世上最離奇費解的一個結論：
我們看到過去 現在和未來之間的不同
可能只是一個幻覺
在我們日常的生活中
我們感覺時間始終在緩緩流動
但我們把時間當成一系列的快照或者時刻
會非常有助於我們思考時間
所有發生的事情
都可以被看來是一個快照的合集
一張一張地被打開
依次呈現
如果我們照下所有事情的瞬間 或者快照 把他們串起來
我是指地球上的每一個瞬間
地球上繞太陽運動的每一瞬間
整個宇宙的每一個瞬間 把他們全都拍下來
我們就可以看到所有曾經發生的事件
或者將要發生的事件
空間的每一個地方 時間的每一個瞬間
從140億年前 我們的宇宙誕生於
宇宙大爆炸
到銀河系行星的形成
到4、5億年前地球的形成
再到恐龍時代
直到今天在地球上發生的事件
就像我在辦公室工作
思考著像這樣的時空
它引導愛因斯坦推翻我們
關於過去 現在和未來的理解
為了找到這份感覺 你必須思考
一些看起來簡單的定義 比如"現在"
對我來說 我認為
這些將會馬上發生的一連串的事情
比如我辦公室的鍾在午間時候響起
我的貓剛剛跳下窗沿
以及遠處正在發生的事情
比如一隻鴿子此時此刻在威尼斯飛行
一個流星剛剛撞上了月球
宇宙中的某個角落 一個恆星發生了爆炸
這些事情 以及其他
此時此刻正在發生的
但在我們宇宙的不同地方發生的事情
共同組成了我所直觀認為的"現在 "
你可以把它們描述為時空中的一個切片
我們姑且稱它為 現在切片
我 你 以及其他所有人現在發生的 或存在的
都與"現在切片"上的記載相符
時間就這樣一個瞬間接著一個瞬間地過去
這就是說 對於一個特定的"現在切片"
我們都清楚什麼正在進行
但愛因斯坦表示
奇怪的是 當你把動作考慮進去的話
這個對於時間的常識性的認識就不再適用了
為了弄清楚我的意思 你可以把時空想像成一塊麵包
愛因斯坦認識到 就像有不同的方式
去把一塊麵包分成幾片
同樣也應該有不同的方式分割時空
來把它分成一個個現在切片
這是因為 動作影響時間的流動
關於現在在發生什麼
移動的人有一個不同的概念
因此他們將把麵包切成不同的片
他們的薄片是以不同的角度切成的
移動中的人將刀片傾斜
在不同的角度切出這些薄片
它們將和我的時間薄片不同
為了感受一下這異乎尋常的影響,
想像這裏有一個外星人
它住在一個距離地球10光年的星系上
還有一個人在地球上 正坐在加油站旁邊
現在 如果他們都坐著
相互之間沒有移動
他們的鍾以相同的頻率報時
因此他們有著一樣的現在薄片
也就是一片直著切的麵包薄片
但如果外星人騎上它的自行車 並且向遠離地球的方向騎
請注意會發生什麼
由於動作減慢了時間的流動
他們的鍾再也不將以相同的頻率報時
如果他們的鍾不再保持一致
他們所在的現在切片 也不再一樣了
外星人的現在切片的角度不一樣了
它的角度朝著過去
格林: 外星人正在悠閒自得地騎著自行車
所以他切片的角度朝著過去偏了一點點
但跨越100億光年
這個小角度可以造成時間上巨大的影響
所以外星人能在他傾斜的現在切片上發現
他所認為的正在地球上發生的事情
已經不再包括我們在加油站的朋友了
甚至40年前 當我們的朋友還是一個寶寶時 被包括在內了
令人驚訝的是 外星人的現在切片回到了過去
穿越了地球200年的歷史
它現在包括了
我們認為已經過去很久的事情 比如
貝多芬正在完成第五交響樂
凱撒: 即使在一個相對低的速度
我們在對於現在以及現在正在發生的事件的界定方面
仍然會有極大的不同
只要在空間上 我們之間的距離足夠遠
當然從另一方面
你移動的方向也很重要
現在外星人調轉車頭 駛向地球
請注意會發生什麼
外星人的新的現在切片的角度朝向了未來
因此它現在包含了200年後
才會發生的事情
也許我們朋友的孫-孫-孫 孫女
正在從巴黎到紐約
一旦我們知道 你的現在可以成為我所認為的過去
或者你的現在可以是我所認為的將來
或者你的現在完全可以是我的現在
那麼我們認識到過去一定是真實的
未來也一定是真實的
它們甚至可能是你的現在
這意味著過去 現在未來: 都同樣是真實的
它們全都存在
肖恩·卡羅爾: 如果你相信物理學的定律
那麼你就會明白 未來和過去
是和現在一樣真實的
過去並沒有消失
並且未來也並是存在的
過去 未來以及現在 一直都是存在的
而且它們的存在方式完全相同
就想我們思考所有的空間"就在那兒"
我們也應該考慮所有的時間 也是"就在那兒"
所有的曾經發生過的 或者即將發生的事情
它們都是存在的
格林:從達芬奇
畫上蒙娜麗莎的最後一筆
到獨立宣言的簽訂
到你第一天上學
到那些以我們的觀念看 還未發生的事情
例如第一批到火星上的人類 （其實這些都已經存在了）
有著這麼犀利大膽的真知灼見
愛因斯坦粉碎了我們對時間的
一種想當然的認識
"過去 現在和未來之間的區別"
他曾經說到 "這只是一種根深蒂固的幻覺"
但如果時間的每一刻都已經存在了
那我們怎麼解釋 我們所真實感覺到的時間
像這條河一樣 似乎無窮無盡地流向遠方?
也許我們一直被欺騙了 時間是不流動的
也許時間的長河更像一條冰封的河流
每一個時刻都永遠被禁錮在適當的位置
阿爾伯特: 關於這個世界運作方式最鮮活的例子
就和時間的流動有關
物理學粗暴地粉碎了
我們日常生活中對於時間的概念
萊文:我們關於時間的全部經驗 都只是對於現在的瞭解
而且我們能夠把握的 都只是現在
泰格馬克: 在物理學定律中沒有方法
能從其他的"現在"中挑出一個"現在"
我們感覺事物在變化
也都只是來自我們主觀的看法
格林: 就像電影存在於膠捲上
所有的時間也許已經存在了
不同的是在電影中
有一個放映機決定哪個畫面被放映
但在物理學定律中
沒有證據表明存在有類似放映機的東西
可以把某個時刻從其它時刻中選出來
我們的大腦可能創造出這個效果 但事實上
我們所感覺的時間的流動
也許就只是一個幻覺
但是如果時間 像一條冰封的河流 永不流動
並且所有的時間"就在那兒 "
那旅行到未來或者過去會成為可能嗎?
登機廣播: 去往2060年的24號航班準備起飛
格林: 如果我們可以進行時間旅行
它會是我們都想像的那樣嗎?
"讓你穿越時間 到一個還沒發生的世界"
"時空旅行家！"
"如果時間機器再次壞了呢?"
"扔掉開關 傑德！"
"我們能在任何時候 到我們想去的任何地方嗎?"
"我們將試圖穿越時空"
格林: 到現在 除了好萊塢之外沒有人
能製造出能工作的時間機器
但令人驚訝的是 時間旅行可能實現
登機廣播：飛往A星黑洞的24號航班 準備起飛
穿越時間的一種方法是
充分地利用引力的奇特性質
這種讓我們腳貼地的熟悉的力量
能對時間產生深遠的影響
你好
等會見 先生
對 很久之後
格林:那麼怎樣利用引力來造個時間機器呢?
愛因斯坦的理論說明引力就像運動
能影響時間
就好像引力能拖住時間 減慢時間的流逝
引力越強
時間流逝的越慢
在地球上 這個影響不易引起人們的注意
但它卻是真實存在的
和住在摩天樓頂部的人相比
住在大樓底部的人
會覺得時間的流逝較慢一些
這是因為靠近地面的引力
會比樓頂的引力稍強
但是如果你能到達黑洞
引力對時間的影響將變得很大
黑洞成型於行星的相互碰撞
並具有巨大的引力
其引力強過地球的百萬甚至十億倍
如果有人看到你接近一個黑洞
他們可以看到時間顯著地減慢
萊文: 當接近黑洞時 你會發現你與朋友相隔變遠
移動 講話變慢
生物學上的變老也會減慢
對他們來說幾年過去了 但對你可能只是幾分鐘
格林: 這取決黑洞的尺寸和我離它的遠近
如果我在軌道上飛行1到2個小時
可能地球上已經度過了50年
我將來到地球的未來
你好 先生
嗨
好久不見
時間旅行歡迎您
謝謝
這有點像青春不老
當我回來時 會發現我已經在未來了
其他的所有人都變老了50歲
但是我只是老去了幾個小時
現在 人們可以穿梭時空到未來
但穿越到過去會怎樣呢?
嗯 利用愛因斯坦方程
所預測的一些東西 也就是蟲洞
也是可能的
如果蟲洞存在
它們就像一種時空的捷徑
不僅僅是一種連接兩個地方的隧道
也是連接兩個時間的隧道
一個蟲洞可以連接
一部分時空到另一部分
即更早的時空
像一種穿越時間的地鐵系統
所以如果說我想回到過去
去看看節目剛開始時的自己
而一個蟲洞連接這裏和那裏
我需要做的只是走進去
嘿 很高興又看見你了
謝謝 很高興回來
嗯 那有些奇怪
但穿越時空的真正的問題
是事情會很快變得複雜
我的意思是 我將改變我過去的一些事情
比如阻止我的父母相遇
這是否意味著我不會出生?
如果你的確回到了過去 你不能改變那些
過去我們知道是正確的事物
因為它們已經發生了
因此如果你回到過去
並且殺了你自認為的爺爺
那一定是其他
某些你認為是你爺爺的人
所有的事情會莫名其妙的
完美的首尾一致
甚至以一個扭曲的方式
格林: 如果你能回到過去
為什麼我們沒有被來自未來的人蹂躪?
我的意思是想一想這個
我們還沒有看到任何勇敢的時空旅行者
來到或者離開我們的世界
至少 大多數人不認為我們有穿越時空的能力
因此我們可以合理地猜測穿越到過去
是不可能的 至少現在不行
但數學尚未排除這種可能
我們不能完全的不相信能夠回到過去
菲利普斯: 所以我們現在一點都不清楚
它是否可以成為現實
但從原則來看 這似乎並不是不可能
我猜這是不可能的
但令人吃驚的是 我們仍然一直無法
嚴格否定它
格林:回到過去雖然看起來
遙不可及
但事實上 我們每天的經歷告訴我們
時間只向一個方向移動是很正常的
向著未來?
我們稱這個為時間流向
卡羅爾：時間流向
在我們居住的
這個並不完全熟悉的宇宙中
可能是最公認的事實
為什麼我們要生活在一個時間定向的世界裏
這是一件神秘的事
約瑟夫·裏肯:這不是空間的性質
在空間上 我能從紐約到芝加哥
然後我能改變我的想法從芝加哥回到紐約
因此在時間上有一個在已有的知識層面上我們並不瞭解的
單向的部分
菲利普斯: 為什麼時間不能倒過來流動?
這是否意味著
時間只能從過去流向未來?
格林:因此 我們對時間流向會有什麼看法?
為什麼我們只看見事件從一個方向發生?
為什麼我們從未看到它們倒序發生?
好吧 這一定是因為物理學定律
我的意思是 它們不允許這種事情發生
事實上它們發生過
物理學定律
是我們用來描述所有事物的一個數學方程式
無論是從原子的運動到銀河的漩渦
經過數世紀的觀測和實驗
它們被發明並且被確認
但令人驚訝的是 物理學定律中從來沒有
說明事件必須以常見的順序發生
我們叫它"時間的向前性"
根據這些方程式
事件也能沿相反的方向發生
蓋茨:我們用的大多數方程
是來描述我們周圍所能看見的宇宙
沒有一個是和時間流向聯繫在一起的
即使時間向前或者向後移動
這些方程式都很合理
從物理學來看是可逆的
而從我們生活來看是不可逆
這產生了矛盾
格林:儘管這與日常的經驗不符
但物理學定律的確說明
這樣奇異的事情是可能發生的
但這到底是為什麼呢？
答案並不是像你以為的那樣牽強附會
這就是為什麼
如果我把這杯酒扔下 我們都知道將發生什麼
現在 如果這些灑落的東西能自己恢復
並且重新組成一個裝滿酒的杯子 這看起來十分荒誕
但根據物理學定律 這個是可以發生的
所有我需要做的只是把所有東西的速度反過來
每一片玻璃碎片 每一滴酒
在液體 玻璃 桌上和空氣中的每一個原子和分子
把它們的速度倒過來
那就實現了 and...voila!
如果物理學定律
不在乎玻璃是否會完好如初
為什麼我們沒有見到過它們恢復如初?
我們怎麼能讓物理學定律和
日常經驗結合到一起?
我們所認知的事物中一定缺少了什麼
但是所缺失的究竟是什麼?
是什麼與時間流向有關？
(狼叫)
像很多神秘的事物一樣
我們的研究要來到墓地尋找線索
在維也納 靠近貝多芬 勃拉姆斯 舒伯特 施特勞斯
最終休息的地方
有一個19世紀的奧地利物理學家
路德維希·玻爾茲曼的墓碑
刻在頂部的是一個方程式: S=klogW
這是一個偉大的概念的
數學公式: 熵
熵是測量一些事物的工具
即我們熟悉的混亂度或者不可測性
這是一個重要的想法 因為有一種趨勢
即宇宙的所有事物都從有序變成無序
有一種方法能感受到這些
拿來我的書
總共569頁
這是很有序的
因為它是一頁接一頁
一頁又接著一頁的
但現在讓我們撕掉書 讓熵發生作用
如你看到的那樣 書頁變得混亂
原因是很簡單的:
對它們來說只有一種方式落地
但大部分是沒有規律的
因此它們更可能
會變得雜亂無章
這就是我們在日常生活中經歷的:
事物從有序變得無序
在這個例子中 從一本整潔有序的書
到雜亂分散的書頁
每一個我們看到的地方
都可以看到熵和混亂
隨著時間的推移而增加
一個雞蛋破開並且飛濺出液體
冰塊在融化時失去了它的有序外表
翻騰的煙霧漸漸地變得無序
蓋茨: 有序的狀態變成無序的狀態
這看起來也許就是
時間的方向
我們稍稍看到了一些混亂
在時間的一個方向上
混亂的程度逐漸增大
因此 波爾茲曼開始為時間創造一個新的弧度
格林: 因此這可能就是答案
也許時間的流向取決於自然的趨勢
去演變為更大的混亂
這的確是進步的
但這個解釋有一個小小的問題:
因為物理學定律
並沒有區分未來和過去
熵不僅僅向著未來增長
也應該向著過去
這就毫無意義了
凱撒:在我們所看到的兩個方向上
熵都應該增加
我們向後看時間 熵應該增加
我們向前看時間 熵也應該增加
格林: 這可能意味著我過去的書頁
是混亂的然後重新聚集到一起
組成了我手中的整潔有序的書
但你上次看到這種事情是在什麼時候?
為什麼我們的日常經驗與物理學
有這麼多分歧？
這兒一定漏掉了一點問題
如果我們確信過去是更加有序的
那麼根據熵的方程式
每一樣東西都趨向於混亂
但除了物理學定律之外 還有什麼
能解釋這個問題?
嗯 設想擊打一個棒球
物理學定律能幫你預測它將落到哪裏
但這些定律不是你唯一需要的
讓畫面回放
你能發現你也需要初始參數
比如球被多大力擊出
同樣的 如果物理學定律
不能給我們一個關於時間的流向解釋
也許我們需要看的更遠一些
比如宇宙的初始參數
這讓我們的注意力又回到了宇宙大爆炸
如果宇宙的歷史就像一場電影
讓它回放
在你返回過去的同時 會發現一切在變得更加有序
漸漸的 由數十億星系
聚合而成的宇宙
將轉變為由氣體和塵埃組成的雲
所有事物都趨於縮小
卡羅爾: 這些氣體和塵埃
相互間距離越來越近
因此如果你能到達足夠遠的過去
就會發現它們被擠入了越來越小的空間
我們已經到了最後的地方
如果這代表了整個空間的每一刻
我們會發現 在這一刻之前
沒有更多的空間和時間了
所以有著很低的熵的有序起源
一定是在宇宙剛開始的時期: 宇宙大爆炸
蓋茨:大爆炸是一個高度有序的狀態
在所有的物理現象中
這也許是最有序的了
之後一切發生的事情
在慢慢地變得混亂
凱撒:宇宙大爆炸告訴我們
當過去的時間和未來的時間做對比時
才是一個宇宙為什麼看起來如此獨特的原因
此外 當我們回到更早的時候
宇宙應該看起來不僅不同於今天
而且是高度有序的
卡羅爾: 為什麼熵很低?
我們不知道
但我們至少知道一點
即宇宙開始於低熵的狀態
格林:因此我們最好的理解就是宇宙大爆炸
讓時間流向走向正軌
你可以將其想像為發條式的鍾
就像一個緊緊纏繞的鍾軸所儲存的能量
當發條鬆開時能量釋放出來
當大爆炸後宇宙變得廣闊
變得更加混亂了
泰格馬克:我們的宇宙從一個非常不同的 有序的狀態開始,
那是基本上可靠的理論
即時間好像有一個方向
格林: 我們還不知道為什麼我們的宇宙
從一個高度有序的狀態開始
但事實就是這樣
這意味著每次玻璃杯碎掉
實際上是進行了數十億年前
就預設好的動作
玻璃碎了但沒有恢復完好
因為它服從自然的驅使
即自大爆炸開始一切都從有序變得無序
卡羅爾: 我們只從過去走向過未來
所有我們看到的周圍的東西 所有的改變
從星球的組成到我們的生活
都是很小的附帶現象,日積月累
加劇了宇宙的混亂
這定義了過去和未來的區別
因此宇宙大爆炸也許決定了
時間在我們宇宙的流向
所有已經發生的事可能只是受到一種驅使
使其比137億年前
更加的混亂
但是如果時間有一個起點
並且混亂度一直在增加
這是否意味著時間將會有一個終點?
在遙遠的未來 宇宙將變得怎樣?
近期的發現給這個問題帶來了新的解釋
大爆炸的破壞力
向外造成了猛烈的空間擴張
結果就是宇宙直到今天還在膨脹
直到最近
大多數人認為宇宙擴張也許會減慢
那就是我們所認為的充滿星系的空間
就像是一輛在高速公路上行駛的汽車
廣播: 你正在收聽WUNI 來自宇宙的星球之聲
格林：如果司機鬆開油門
車慢慢的變慢
相似地 我們認為宇宙在
以一個越來越慢的速度膨脹
但令人驚奇的是
宇宙的膨脹沒有減速
它在變快
就像某人沒有鬆開油門
反而踩下去 導致渦輪助推器發動
這就造成了宇宙的
膨脹速度越來越快
凱撒:我們的膨脹將會繼續加速
不會停下
它和所有的東西相反
我們有很多事情要思考
格林: 這有一些對未來很奇怪的暗示
因為我們宇宙的膨脹在加速
在很遠的未來 也許1000億年後
其他所有遙遠的星系
將遠離我們的視線
結果就好像是我們周圍什麼都沒有
一個驚人的結果是我們的後代
將會感到極大的困惑
來自遙遠星系的光要走很遠才能到達地球
當我們看到它們時
我們實際上看到的是它們的過去
因此在遙遠的未來
當這些遠處的星系不再可見
宇航員將發現從宇宙的視角來看
過去是遙不可及的
至於時間的盡頭
一個理論認為最終
黑洞將在宇宙中佔支配地位
那時 星系都要消失
只剩下四散的粒子
在宇宙中漂流
萊文: 在一個所有東西都衰退的未來
任何事物在某種程度上都變得平滑
而沒有變化
由於沒有變化 我們對時間
將沒有一個清晰的概念
如果沒有事情發生
你將很難想像
這裏有時間流過
你甚至不能區別時間向前
和向後的方向
有一種很可能發生的情形
有一天時間將失去它自身的意義
格林: 大約350年以前
艾薩克·牛頓是第一個
系統的思考時間的人
並寫下時間不需要定義
因為它是一種廣為人知的事情
但他卻試圖將
我們對時間的認知變得和時間的本質一致
我們已經不得不懷疑
一些我們根深蒂固的觀點
我們現在知道在每一個
從有序到無序的事件中
都與大爆炸存在聯繫
給於我們時間的方向
時間支配宇宙這一常識概念
為我們描述了
時間因人而異的畫面
時間的流動
在我們看來就好像河水的流動
但這也許只是個幻象
過去 現在和未來也許是同等的存在
我們關於時間的日常經驗
總是會產生有力的影響
我們會繼續想像時間是通用的
過去已經走了 未來還沒有來
但因為科學的發現
我們將眼光放遠 超越經驗
並且認識到我們正是這更加豐富
更加離奇的世界的一員
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