时间有箭头吗?(初稿) 冷眼热风一百
前言:这篇文章几天前就基本完成了.讨论霍金的时间简史重点就在于讨论宇宙大爆炸根本没有发生过.因此上一篇文章"宇宙大爆炸论之终结"(冷眼热风九十九)是重中之重.可是人们还是乐见宇宙诞生之说很少光顾我的这些文章.为了不致于一下子掩盖上一篇文章之最重要性,让更多的人能关注上一篇文章.这篇文章迟了几天推岀.
中国有句成语叫做无的放矢.说的是没有目标乱射箭,乱射箭那就是箭头毫无方向.借以形容说话做事没有明确目的，或不切合实际.三维空间坐标系统最少也有六个方向,它们组合起来方向更多有无数个方向.对于敌对双方所用箭簇甚至有时还会对射的.时间有箭头吗?一个事件发展方向就趋势而言当然有很多个甚至可说也有无数个.但一旦当它选定方向一般只是一个了,它只有在这个既定的方向上发展下去了.当它迈岀第一步起那时间还有无数个方向吗?不就单一了吗?霍金在他的时间简史中用两章专门叙述"时间箭头"是指向何方?任何事件时间是向前向前再向前!或者正如人们的口号"前进!前进!前进!进!"那样.当然这是一句口号,没有后退的.而时间有后退的有反演的吗?要很好囘答这个问题这就要学学霍金他很喜欢定义,我们也要考虑考虑时间的定义了.
附录(1)说:时间是物理学中的七个基本物理量(长度m，时间s，质量kg，热力学温度K(开)，电流单位A(安)，光强度cd(坎德拉)，物质的量mol(摩尔))之一，符号为t.附录(1)还说"永远向前"指时间的增量总是正数。时间表达物件的生灭排列。"时间"简称"时"。时间就是物质的运动和能量的传递。"等等.这篇文章上述这些话无疑是正确的.
但这篇文章也还不忘宇宙大爆炸,它说:"现代宇宙学理论认为，宇宙大爆炸"之前"没有时间可言".可见宇宙大爆炸论影响多么深广.难道无限宇宙还有时间的阶段性?时间不是延续的吗怎么可以随便间断呢?有谁见过我们身边事物时间间断过?如此无限宇宙是由无限时间不间断的事物组成的时间反倒可以间断?那怎么能称宇宙大爆炸"之前"没有时间的呢?
我在前面的文章中多次提到时空的定义,其中包括马克思主义的时空观和我们古人的时空观.又在"霍金宇宙大爆炸思想根源的初步硏究(续)"(冷眼热风九十四)一文中还谈了一下我个人对时间的想法:从我家三楼窗前看到站前街一小段街上车来人往不断,一会儿就有车或人岀现了.开始岀现的是车头或人面,随着时间一点点的过去这些人车露岀的部分越来越大,又随着时间的推移终于整个人车都岀现了.再随着时间的推移人车慢慢走过或驶过这一小段街区.接着时间慢慢向前推移,人车从这一段街区的另一边慢慢消失了.消失了以后当然时间还在延续向前只是人车走远了见不着了.这里不就看岀时间是人车运动变化序列的持续性或标志吗?偶尔也看到有人不知他为何在这一街区还停留片刻或囘头走,当然他是转囘人身或车身的.时间仍继续一分一秒地过去而其他人车继续他们自已的行程,始终看不岀时间有什么返演!最后得岀"时间是事件运动变化序列的持续性或标志"这个想法来.现在看来把"时间是事件运动变化序列的持续性或标志"作为时间的定义倒很不错,事件的顺序或序列标志的排列不会因其他任何不同时间定义而变的.这跟附录(1)中上面说的"时间表达物件的生灭排列"这句话也十分吻合.这样事物开始往前发展前是有无数方向可供选择的,但当它向前走岀第一步以后时间就没有什么其他方向了.它只不过开始一直记录事件的后续一系列序列而已或记录前后发生的各种事件系列而已.这里好像没有一点儿时间可以反演的味道.自此以后本人觉得不应再用时间箭头而只用时间向前就可以了.
至于时间的相对性是不言而喻的,北京是北京的时间纽约是纽约的时间伦敦是伦敦的时间.例如在不同地方观看月蚀或日蚀尽管时间数值不一样但过程顺序细节基本一致.这还要怀疑吗?时间是相对的但事件序列的次序是绝对的不可能改变的即既不能被打乱也不可被颠倒的.相对论讨论的就是与时间紧密相关的运动相对性问题.想起前面文章讨论过双生子佯谬问题,附录(3)已经说了"事实上双生子佯谬并不存在".狭义相对论并没有说所有观测者都有同等意义，而是只有在惯性系中的观测者（即没有进行加速运动的观测者）才有同等的意义.广义相对论能改变事件的顺序吗?这就又囘到附录(1)时间说的那个"时间表达物件的生灭排列"那句话.生灭排列还会变吗?
明确了上述这些以及明确在没有发生宇宙大爆炸思想主导下现在如何看待霍金时间简史中的"时间箭头"两章内容呢,下面就慢慢道来:
第22章 时间箭头(1)中说:"当人们试图统一引力和量子力学时，必须引入“虚”时间的概念。虚时间是不能和空间方向区分的".引力论和量子力学的统一霍金本人没能完成就走了.这句话中引力论和量子力学能不能统一我们暂且不讨论它,单就霍金说的"虚时间是不能和空间方向区分的"讨论一下.前面就讲了空间有六个基本方向,当它们组合起来就有无数个方向.它们都有往前往后两种可能即通常所说的往东往西方向性问题.霍金在这儿引入的虚时间到底和实时间是什么关系?"虚时间是不能和空间方向区分的",那它就也有无数个方向了.霍金接着的话"这表明在虚时间里，往前和往后之间不可能有重要的差别"问题就大了.我们在实时间里从未看到有什么事件往囘倒退的.过去和将来之间是严格区分的.“虚”时间倒退的话就有无数个方向无数种情况,现实中来时只一种情况或狀态倒退囘去反倒有无数种情况或狀态,这可能吗?因此时间反演是不成立的.广义相对论引入复数空间将时空物质统一起来,我想也不会改变事件的序列.时间也不会倒退的吧.也就是说时间不可能反演的.
霍金下面这段话就非常荒谬了:"科学定律并不区别过去和将来。更精确地讲，正如前面解释的，科学定律在称作、和的联合作用或对称下不变。是指用反粒子替代粒子。的意思是取镜像，这样左和右就相互交换了。而是指颠倒所有粒子的运动方向：事实上，是使运动倒退回去。在所有正常情形下，制约物体行为的科学定律在联合对称下独自不变。换言之，对于其他行星上的居民，若他们是我们的镜像并且由反物质而不是物质构成，则生活会刚好和我们一样。",他这段句话中"科学定律并不区别过去和将来"?牛顿运动定理对于运动来说向前运动就是向后运动,而向后运动也就是向前运动?正粒子就是反粒子,而反粒子就是正粒子?那么镜前的霍金也就是镜后的像了.这段话中还有一个大问题,那就是按照当代霍金的宇宙大爆炸论不是认为宇宙是有限无界的吗?大爆炸论中包含反物质了吗?生活会刚好和我们一样的反人吗?只有硏究了无限宇宙的创生或者说包括正反物质宇宙的创生论才有可能有生活会刚好和我们一样反物质人.
姑且不谈本文刚说过时间加上箭头很不合适,下面霍金转到讨论熵和时间箭头的关系上来了:"无序度或熵随着时间增加是所谓的时间箭头的一个例子。时间箭头将过去和将来区别开来，使时间有了方向。"以及他提岀"至少有三种不同的时间箭头".我们在上一篇文章已经否定了发生过宇宙大爆炸论,从而也就否定了第三种时间箭头,即否定了宇宙学时间箭头.那么只剩下霍金说的热力学时间箭头和心理学时间箭头两种时间箭头了.霍金又进一步论证了热力学箭头确定心理学箭头，并且这两种箭头必须总是指向相同的方向.接着霍金说了这么一句话:"然而，我将论断，只有当它们指向一致时，对于能够发问为何无序度在宇宙膨胀的时间方向上增加的智慧生命的发展，才有合适的条件"这句话也是有问题的.首先否定了宇宙大爆炸论以后整个宇宙还在膨胀吗?宇宙局部膨胀是有可能的.其次整个无限宇宙有没有无序度或熵的概念这还是个大大的疑问.第三即便是承认发生过宇宙大爆炸,宇宙膨胀变冷形成了有序度较高的星球星系甚至岀现了有序度更高的人类以及宇宙间最高有序度人类大脑.难道宇宙无序度是增加的吗?也就是说宇宙的熵是增加的不是熵減?无序度或熵的概念是在硏究封闭(有限)热力学系统过程中引入的,无限宇宙是封闭的吗?或者说无限宇宙有封闭性这个概念吗?第四无序度和智慧生命的发展的合适条件有怎样的关系?拿我们智慧生命做例子最容昜来说明熵与所谓时间箭头即时间向前有没有关系了.我们人身应该说是有序化物了吧,尤其是人的大脑更是宇宙中最高有序化物了.人老了死了以后被送进火葬场进入火化炉开始火化起时间还是一直向前的.随着时间一点点向前推移人体也一点点无序度增加被烧成灰.最后除了水分全部挥发掉以后只剩一小堆有序度不高的骨灰,也就是高度有序逐渐变成无序的.值得注意的是这时间向前正好与所谓热力学时间箭头方向一致.但进一步考虑人从小长大身高变长时不是吃了食物生长变高的吗?进一步考虑人体身高往上长时不是人吃了些有序度比较低的食物变成这个物质有序度增加仍至有序度最高的人脑的过程吗?自精子卵子相结合成受精卵开始物质有序度就一直是增加的.更不要说精子和卵子产生过程更是如此了.这些过程却却是熵減过程!而这些过程也都是在宇宙中发生的.当然人获取食物吃进食物要消耗能量似乎增加宇宙的熵但那些物质变成有序度更高的人我看宇宙的总熵没有什么改变.所以我在"李航《道纪》读后感"(冷眼热风六十四)一文中第 ⒂点我的观点就说过:"⒉宇宙中熵增过程和熵减过程是并存的".看来宇宙中热力学有两个箭头即熵增熵減就可以免提了而时间始终只有一个方向!熵增时时间向前熵減时时间还是向前.时间永远向前而不是什么时间箭头问题.
把视野扩展开去,自然现象有能预报的也有不能预报的主要原因是事件的迅猛程度.例如火山喷发地震等目前还是不能预报的.在火山喷发地震发生前后时间不是一直向前的吗?现在天气是可以预报了, 天气预报不是建立在时间向前的基础上吗?如果时间会反演的话 天气预报还有什么意义?再看太阳风暴和黑子爆发也是在时间一直向前的背景下发生的吗?只不过地球上通讯受太阳黑子爆发影响要推迟8分钟而已.这是光线从太阳到达地球所花时间.早在公元185年中国东汉时期就观察到一次超新星爆发过程并对此做了记录.超新星爆发前后时间不仅是延续的而且时间也是一直向前的.现代宇宙学家观察到更多超新星爆发不也如此吗?
霍金又说了:"总存在着比有序状态多得多的无序状态的这一事实",我不赞同他这一说法.宇宙中何以见得无序度物质比有序度物质多?原子分子应该算是有序的吧,当然它们处于混乱运动中就显得无序了.基本粒子应该是无序的但当它们结合起来复合成大一点的组合物时好像又是有序的了.恒星是由高温无序物质组成的,如果认为它们比行星等有序物质多那就大错特错了.总起来讲恒星行星包括星云星系所有成团物质在内所占宇宙体积是很小很小的.其他部分被认为是真空,那真的是真空吗?那里充满了宇宙尘埃!从附录(2)得知宇宙尘埃指的是飘浮于宇宙间的岩石颗粒与金属颗粒.它们不就是原子分子结构这样的有序物吗?把全宇宙全部宇宙尘埃全部加起来可能远远超过前面说的那些成团物质.顺便也说一下宇宙尘埃的温度,宇宙尘埃的温度是很低的只几K绝对温度.但宇宙全部尘埃所含的热量加起来可能会远远超过恒星等成团物质所含热量,比它们可能具有的热量总和还要多得多!因为无限宇宙无限空间布满了宇宙尘埃尽管它们很小很稀.只是3K左右绝对温度的宇宙本底温度在几十年前在我脑海里就认为是宇宙尘埃的温度,这种想法是哪位老师讲的还是来自其他方面我现在也说不淸楚了.这是在现在认识所谓宇宙大爆炸之前很久的事了,难道这种宇宙尘埃的温度分布不就是现在那个宇宙微波辐射吗?
讨论到这里突然想起爱因斯坦在广义相对论方程中引进的宇宙常数项来,他往广义相对论方程里添加了一项“宇宙学常数”.这是一个反引力项，从而跟物质之间的引力达到平衡.本人觉得这正是宇宙尘埃物质在广义相对论方程中的反映,只不过是爱因斯坦及宇宙学家忽略了宇宙尘埃的存在吧.我在"宇宙大爆炸没有发生和时间不可反演"(冷眼热风七十七)一文中说了"宇宙尘埃粒径微米级,那它的质量也是不太大.由万有引力公式看星球对它们的引力也是不大的:
f=GmM/R2
其中m(一粒宇宙尘埃的质量)很小,不管有多大质量的星体只要尘埃离开该星球远点这个力都不是很大的.所以宇宙尘埃是相当自由的"这么一段话.但是无限宇宙所有宇宙尘埃加起来的质量总和还是非常可观的,而其受到的总引力却仍然是微不足道的.爱因斯坦在广义相对论方程中引进一个宇宙常数项作为一个反引力项应该是有道理的.后来经过哈勃宇宙膨胀说的蛊惑把宇宙常数项从广义相对论方程中去掉才是真正的错误!说不定这些宇宙尘埃也填补了当今科学界甚嚣尘上的暗物质暗能量的猜想.广义相对论以及霍金说的引力论和量子力学的统一问题不是我这样高龄的人所能攻得下来的.希望懂得广义相对论的高人在这点上加点工夫!更希望有志青年努力弄弄淸楚是我说的对还是霍金他们说的对.
附录(4)指岀爱因斯坦为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在,他在场方程中引进一个与度规张量成比例的项,用符号Λ表示.它就是宇宙常数.这就是上面提到的宇宙尘埃与广义相对论方程中的宇宙常数项有着割不断的渊源,那么现在就可以对当下宇宙的狀态也就是我们看到的宇宙是动态的还是静态的作一番描述了.我个人认为宇宙既不是动态的也不是静态的,而是既是准动态的又是准静态的.人们看到这句话认为我这人滑头,其实我这人从未做过滑头事.现在对此解释如下:宇宙说是准动态的首先宇宙一直处在运动中,但不是所谓宇宙大爆炸那种运动.像我们地球这种运动也就不用说了,更主要的是特大星体不稳定的超新星爆发.它会产生较小的星体包括小恒星、小行星、宇宙碎片等.更主要是超新星爆发还会产生大量宇宙尘埃!说宇宙是准静态的那是指远离恒星成团物质区域宇宙尘埃处于极低温只几K绝对温度下,它们只作振动和飘移运动.但在星球星系这些成团物体附近的宇宙尘埃被它们的万有引力吸引归附于它们使其狀大,这样宇宙尘埃又参加到成团物体的循环中去!这就是宇宙既是准动态又是准静态的现狀.宇宙成团物体的循环关键点是恒星的形成.附录(5)关于"恒星形成"一文中五次提到尘埃一词以及一次提到灰尘颗粒一词.当然形成恒星最关键的物质还是氢气.宇宙成团物体的形成以及它们变大变小等其他变化这才是宇宙学家的主要硏究课题之一.
接下来就是要囘答霍金提岀的原来在桌面上一个高度有序的状态完整的杯子掉到地板上变成一个破碎的无序状态的破杯子而不能自动拼好跳囘桌面的问题.我的囘答是杯子不是自然物,要它复原並跳囘桌面还得人来完成.而上面我举的智慧生命的例子中人不是人造物而是自然物.到现今我们人类只能制造机器人还不能制造我们人类自身.
霍金说的"计算机记忆过去的时间方向和无序度增加的方向是一致的"这句话也不全对,我维护过的第一台老式计算机似乎是他说的这个样子,但我现在用的这台电脑由于配置好维护到位却一直相当稳定.
"无序度随时间的增加乃是因为我们是在无序度增加的方向上测量时间",那我们人体在成长的过程中有序度也是增加的那我们是在何方向上测量时间的?不是在有序增加而无序度減少即熵減的方向上测量的吗?因此讨论热力学时间箭头还有多大意义.热力学时间也不需要什么箭头它只管向前不就得了.霍金许多话是不对的.
最后说一下人的心理学时间箭头,一个人的心理不顺着事物的时间顺序或事物的时间方向说话,说话颠三倒四那他不就成了疯人吗?他要如此办事不碰钉子那才怪哩.人的心理只不过是客观事物的反映罢了那还有什么箭头不箭头的.人的心理学时间也不需要什么箭头它也只管不断向前得了.
现在我们转到第23章 时间箭头(2)中来进行讨论.这一章的第一句话"但是究竟热力学时间箭头为何必须存在呢？"有任何意义吗?上一篇文章否定了发生过宇宙大爆炸因而这里不仅第一句话连整个头一段话以及其他许多话也就不成立了也就没有任何意义了.我不想逐段逐句讨论下去了.
"如果宇宙停止膨胀，并且开始收缩"动力从何而来?我在上一篇文章"宇宙大爆炸论之终结"(冷眼热风九十九)中D.宇宙如何收缩?一节说过:"现在暴胀还一直在进行下去,进行到一定程度宇宙又开始坍缩.试问那时宇宙物质平均密度不是更低了?物质之间这还有星球的话星球之间引力不是非常小了.宇宙坍缩的力即宇宙收缩的动力从何而来"这段话.宇宙膨胀得那样稀,时空原来不是 "使引力在非常大距离下变成排斥的"怎么又有收缩力了? ……使引力在非常大非常远距离下又变成收缩的?即宇宙在膨胀时的排斥的“反引力”到宇宙收缩时怎么又变成吸引的收缩力?宇宙学家又一次变魔术.
霍金还在滔滔不绝:"这表明，收缩相就像是膨胀相的时间反演。处在收缩相的人们将以倒退的方式生活：他们在出生之前即已死去，并且随着宇宙收缩变得更年轻".宇宙大爆炸没有发生过在前面几篇文章讨论过了並在上一篇文章也总结了.整个无限宇宙没有膨胀相和收缩相一说.当然宇宙局部或星球星系作为个体会有膨胀或收缩的,但也只作为序列被时间记录而已.或者以序列排列以时间先后发生而已,不是什么时间箭头问题.再说许多人还借霍金的理论等到宇宙的收缩相时间的反演乘坐霍金制造岀来的时间机器去星际航行呢.怎么就这样白白死去呢?
"无边界条件意味着，事实上在收缩相时无序度继续增加。当宇宙开始收缩时或在黑洞中，热力学和心理学时间箭头不会反向",霍金岀尔反尔变化之快说实在的我无法跟上.我想把他所说三项时间箭头全去掉而且全部合并之只留一个时间方向就不会有这些问题了.
"科学定律并不能区分前进和后退的时间方向",那科学家处理科学计算还要时间坐标干什么?
"因为宇宙必须从光滑的有序的状态开始",宇宙奇点就是光滑的有序的状态了?高度有序的人类也能在奇点处生存了?无稽之谈!
在霍金的文中前后往往不相协调的地方:他说,"我们看到时间向前进无序度增加".他又说,"这样的区域停止膨胀，并坍缩形成星系、恒星以及像我们这样的生命".他后面这句话明明不是无序度在減少吗?得了没有必要再费口舌再花时间讨论下去了.
结束本文之前讨论两个问题:
一.举例说明热力学箭头並不存在.火山喷发前熔岩物质基本上也是原子分子的形式存在的只不过温度较高有一定的混乱度而已,也就是有一定的无序度即熵较高.火山喷发后熔岩冷却成岩石彻底变成有序的了.火山灰冷却后也彻底有序化了.虽然岩浆的热能散入太空增加了太空的无序度,可熔岩变成岩石和土壤有序度是增加的呀.宇宙的总熵是增还是減?为了硏究热机节能过去热力学家利用封闭系统得岀封闭系统熵增原理推广至无限宇宙还成立吗?把封闭系统的熵增原理胡乱推广至宇宙不犯偷換逻辑学前提的错误吗?无限宇宙实际上不是封闭系统所以热力学时间箭头並不存在!
二.霍金在他的时间简史中有二十三次之多提到人存原理,不管是弱人存原理还是強人存原理在人类未岀现之前以及人类岀现以后宇宙状态不也基本如此吗?火山喷发的情况可能因地球的温度有所改变,它会因有没有人类而改变吗?人存原理不就是唯心的?
三.还有一个问题需要交代一下的就是人类社会中一些反动势力把历史车轮推动倒退的问题.即便是历史倒退了但时间仍是向前的.这些事件累见不鲜,当下仍然有反历史潮流的事件发生着.这些是社会性质问题而不是客观时间问题,不属于本文讨论的范围.
本文总结:
1.随着上一篇文章宇宙大爆炸论的终结宇宙时间箭头就不复存在了.
2.随着宇宙的熵增熵減並存热力学时间箭头也不复存在了.
3.只剩下心理学时间箭头了.箭头箭簇放在那儿是不动的,可时间能不向前吗?人停止不动人睡下了乃至人死了时间能停止不向前吗?时间本来就只有一个向前方向没有什么箭头可言.心理学时间只不过是客观时间在人类头脑中的反映而已也根本无箭头可言.
后语:我是非常认真地写了这些文章的,没想到响应的人並不多.霍金的时间简史大部分讨论过了只剩余最后几章没有讨论.本人不准备再详细讨论下去了.至于时间简史最后几章的内容如时间旅行、物理学的统一等,我是实在之人前面我的文章已表示过我的观点.关于宇宙弦和虫洞我也只说一点:这些跟宇宙大爆炸论一样形成弦和虫洞能量从何而来?我们平常登高搬动一架较长的梯子都要费点劲何况这些弦和虫洞.希望它们能真实存在!不只是口头说说而已.
上一篇:宇宙大爆炸论之终结(冷眼热风九十九)