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物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)

物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)这样说起来过于虚幻,我们举个例子。也就是说,一个事件发生时,它将以光速向未来传递着它的影响,在上图A点以上的锥体内就是事件A可以影响到未来。A点就是现在,而A点以下,就是对A事件会产生影响的过去。那个锥体,物理学上叫做“光锥”。但是,物理学似乎说清楚了什么是“过去、现在、未来”。当我们向一个池塘中扔下一块石头,水的波纹随着时间而散开,我们以空间和时间为坐标去描述二维波纹扩大这一事件。在二维的平面上,可以反应出三维的效果。从下往上,波纹在时间轴上就像一个倒立的三角锥。而在宇宙中,一个点光源发出的光线会以球面的形状和与源速度无关的光速向四周发散,加上时间之后的四维景象我们不太好想像,不过我们将这个事件投影到三维的图像上,也可以用上面的锥形来表示:(横向的平面是空间,纵向的轴是时间)

上次我们谈因果论时,在物理学上是用Δs和cΔt的关系来描述的。《物理学是如何解释因果论的?我们怎样理解量子力学不遵行因果关系》

我们平常描述一个物体的位置,一般是指它的空间位置,那是我们用三维空间的思维来看待它,实际上对我们的眼睛来说,我们在思维上已经用了高一维来看它。我们用眼睛看到的物体实际是二维平面的物体表面反光,对于人眼来说,我们看不到物体背面的样子。

而在上篇的因果论中,我们用了四维的时空去描述一个物体,但是,我们只描述了四维空间上的两个事件点。对于一个物体来说,它实际是一系列空间和时间上的事件组合。

霍金在《时间简史》中,介绍了物理学是如何研究时间的。我们常常不会留意到的“时间”,它到底是如何产生的?它到底有没有尽头?人能不能回到过去,穿越去未来?这些问题在物理上到现在还没有搞清楚。

物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)(1)

但是,物理学似乎说清楚了什么是“过去、现在、未来”。

当我们向一个池塘中扔下一块石头,水的波纹随着时间而散开,我们以空间和时间为坐标去描述二维波纹扩大这一事件。在二维的平面上,可以反应出三维的效果。从下往上,波纹在时间轴上就像一个倒立的三角锥。

物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)(2)

而在宇宙中,一个点光源发出的光线会以球面的形状和与源速度无关的光速向四周发散,加上时间之后的四维景象我们不太好想像,不过我们将这个事件投影到三维的图像上,也可以用上面的锥形来表示:(横向的平面是空间,纵向的轴是时间)

物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)(3)

也就是说,一个事件发生时,它将以光速向未来传递着它的影响,在上图A点以上的锥体内就是事件A可以影响到未来。A点就是现在,而A点以下,就是对A事件会产生影响的过去。那个锥体,物理学上叫做“光锥”。

这样说起来过于虚幻,我们举个例子。

假设现在太阳爆炸或熄火了,此时,对于地球上的人来说,我们还没法感知到太阳的变化,只有当8分钟之后太阳发生变故的事件传到地球时,我们才知道太阳已经产生了巨变。

物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)(4)

用图来表示,就是当我们地球的现在进入到了太阳熄火事件的光锥之中,我们才能知道太阳的变化,而在太阳变化时点,地球在时空中所处的位置就在蓝色图中的C点。如果C的位置足够远,那么A点发生的事件再巨大也难以影响到C。比如说,在宇宙中一颗恒星爆炸,当它变成超新星时的光线传到地球时,我们看到的还是数百万年以前的景象。

在《三体》第二部《黑暗森林》中,有一段对话:

“光的传播沿时间轴呈锥状,物理学家们称为光锥,光锥之外的人不可能了解光锥内部发生的事件。想想现在,谁知道宇宙中有多少重大事件的信息正在以光速向我们飞来,有些可能已经飞了上亿年,但我们仍在这些事件的光锥之外。”
光锥之内就是命运。
林格略一思考,赞赏地冲斐兹罗连连点头,“将军,这个比喻很好!”
“可是智子就能在光锥之外看到锥内发生的事。”
“所以智子改变了命运。”斐兹罗感慨地说。

物理学的全部意义(物理学是如何解释过去)(5)

云栖大会上提到光锥之内皆命运

光锥之内就是命运”这句流行的话,说出了一个无奈的事实,已经发生的事,已经无法改变!

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