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2021年4月21日星期三

谢选骏:相对论自欺欺人



《人类命运早已确定,时间只是幻觉,爱因斯坦临终前说出真相》(2021-04-21 体育委员)报道:


  我第一次听说时间是幻觉,还以为这是要讲释迦牟尼勒,但没想到这句话竟然是爱因斯坦说的。爱因斯坦临死前亲笔写了这样一句话。对于我们这种信仰物理学的人来说,过去,现在,未来,这之间的区别只是一种顽固又持久的幻觉。这太毁三观了。但仔细想想时间究竟这个啥,好像真的没有人能说得清。五分钟和一个小时感觉不一样,难道这种感觉就是时间吗?科学家用各种物理公式来描述客观事件,然后告诉我们事件不会因为你的主观感受而改变。但这些物理公式里面都有时间这个参数,如果时间是一种感觉,那岂不是说物理公式也都是凭感觉来的。绕来绕去,只能承认时间是幻觉,虽然听起来有点荒唐,但现实中可能真的是这个样子。


  今天,我们就来聊聊时间背后的故事。1986年,科学家深入亚马逊丛林,发现了一个没有时间的部落。这个部落叫做阿蒙达瓦,部落里所有人都没有年龄,语言中也不存在年月日这种描述时间或者时间段的词汇。我们如果说这件事是去年发生的,是昨天发生的是后天将要发生的,他们是无法理解的。他们只理解白天黑夜,雨季,旱季这四个概念,他们经常改名字。比如,你弟弟出生了,你就把你的名字给你弟弟,你就获得了一个新的名字。这个名字就代表你的一个新的生活阶段开始了。


  假如我们的祖先没有虚构一个时间概念出来,我们会和阿蒙达瓦人一样,只知道白天吃饭,晚上睡觉,雨季生娃,汗迹打猎。昨天,现在,明天下周,这些虚构的词汇,我们也一样无法理解。还有一个经典的案例,那就是nba的球星穆大叔,他到底有多大?这绝对是一个永恒的谜团。他来自一个没有年龄概念的非洲部落,你会在你出生的时候选一棵树在上面砍一刀,然后这个树就代表你了。当你去世的时候,不如你再把这棵树砍倒,露出里面的年轮,这些年轮就是你的墓志铭,证明你来过这个世界活了这么久。穆大叔离开非洲的时候,他的那棵树早就因为战乱不见了,所以他一直不知道自己多大。1991年参加选秀的时候,官方说他25岁,但从照片上看他明显比一般人要老很多。球迷们都会说鬼知让木大叔是从20几岁打到了40几岁,还是从40几岁打到了60几岁?看来人类并不是天生就理解时间。但我们一直没有发现时间有什么不对劲。就连牛顿这种天神级的科学家也没有发现,他也认为时间是绝对的,是一个一直在以某种恒定的速度流淌的宇宙法则,只到100多年前,情况终于发生了变化。  


  时间回到1902年, 一个小伙被介绍到瑞士专利局势上班,当时有一种叫做同步时间的发明概念非常火。小伙一天之内就能看到几十种同步时间的脑洞发明。有人用连杆,有人准备用无线电,甚至有人要开一家专门负责帮人对时的钟表店。让雇员每天早上拿着对好时间的手表,但最早的火车前往欧洲各地运送时间。其实这些发明的目的只有一个,那就是让欧洲各地的钟表都保持同一个时间。


  当时火车已经非常发达了,但是时间始终无法同步,比如巴黎到日内瓦的火车去的时候一路上都是按照巴黎的时间来卖票发车,回来的时候了,就得按照日内瓦的时间来卖票发车,旅客们直接就混乱了,经常按照自己的钟 表跑过去,火车早就开跑了。这都是小子,要是城市之间的调度员也没有统一好时间,那就会发生火车相撞的惨案。小伙就这样天天与各种有关时间的发明打交道,一干就干了三年,他突然意识到时间是一种幻觉。


  这天是1905年5月23日,而这个小伙正是爱因斯坦。这天上班的路上,他经过市中心的钟楼。听到了整点的钟声,他突然想到,如果自己以光速离开这个钟楼,那身后的钟会怎么计时呢?显然,钟反射的光也是按照光速前进的,所以他追不上爱因斯坦,这样爱因斯坦就会一直看到他离开钟楼那一瞬间的时刻。但是他自己手上的手表仍然在继续计时,他的时间并没有停止,想到这里,爱因斯坦立刻想通了一个物理悬案。这个悬案叫做光速不变,本来,物理学中所有的速度都是可以变的,比如我们站在地上去抓一颗子弹,手会被打穿。如果站在一架高速飞行的飞机上去抓子弹呢,没准你能抓住他。这是因为子弹在飞,飞机也在飞,两个速度相同的时候,子弹就相对于飞机静止了。按照常理光速也应该是一样的道理。


  有一次两个科学家就决定用地球来模拟飞机光速,来模拟子弹,检测一下这个想法。我们已经知道了地球是在绕着太阳高速旋转的,这个旋转的速度大概是每秒30公里。那么在地球上测量迎面撞向地球的光,和在后面追赶地球的光,他们到达的时间应该是不同的。看结果怎么测这个到达时间都相同,测了几十年,做了无数次实验,结果都没有改变。这就相当,如果站着不动测光速后,在高速飞行的飞机上测光速光的速度竟然没有发生变化。这太诡异了,怎么解释这个现象呢,直到爱因斯坦在钟楼前顿悟了。他说,我们测量的光速不变其实是因为时间可变。为什么同时到达,是因为追赶地球的那个光,他的时间膨胀了,他的一秒钟变得更长了,时间应该被叫做时空。当你在空间上运动了你就代表你在时间上也运动了。比如,你朝我走过来,你感觉你的时间没有任何变化,但在我看来,你的时间变慢了,声音变慢了,动作也变慢了。直到你站住不动,我们的时间才同步你看我,我看你才是一样快。


  怎么理解这种反直觉的结论呢?这个叫做布莱恩格林的物理学家继续讲了这样一个故事。按照爱因斯坦的时空观,我们就得到了一个思维失控的块状宇宙,在这个宇宙模型当中。每一个横切面都代表整个宇宙的三维空间,下一个前面就是这个三维宇宙的未来一瞬间。上一个切面,则是它的过去一瞬间,就像一个快门,我们理解中的现在,这一时刻可能同时包含在办公室的时钟指到了十二点,老猫从窗台上跳了下来,1000公里外的鸽子从广场上飞起来了,38万公里外的月球被陨石撞击了,100光年外的某颗恒星爆炸,等等等等,这些事件都同时发生在一个前面上,也就是一个三维宇宙当中,而这一时刻之后的所有切片,都是早就已经存在了。


  就像一部放映机,宇宙继续放映。从38亿年前的宇宙大爆炸到银河系形成,再到45亿年前地球诞生,恐龙灭绝一直到今天。我们每时每刻都已经在这个块状宇宙当中被注定了,未来,现在,过去都是前面而已,没有区别。而时间流淌过去消失未来一一展开,这只是我们的幻觉。回到过去,看到未来,这都是很容易实现的情景,只需要在空间中移动,时间也就移动了。比如宇宙这里有一个外星人,在他100光年外的地球上还有另一个地球人。现在他们都坐着不动,他们的时间是相同的。因此他们就在同一个切片上。但如果这个外星人骑上他的自行车,开始向远离地球的方向移动,那么他的移动将减慢时间的流动。这个时候,他们的时间就不再相同了。这也就意味着你把切片的切刀倾斜了。虽然只倾斜了一点点,但被放大到100亿光年的空间尺度上以后,外星人将看到这个地球人的过去好几百年。这个时候,外星人会认为地球上正在发生几百年以前的事情。外星人会看到小时候的那个地球人,会看到地球人正在登月,正在爆发战争等等的历史切片。但是当外星人调转车头开始向着地球移动,那么这个切片又向未来倾斜了。这个时候,外星人看到的地球是几百年以后的样子。


  在理论上,这些正的斜的穿越时空的切片都是合理的,但在现实中我们只感觉到现在。我们觉得过去的时空消失了,未来的时空还没有出现。而事实上,过去,未来其实都和现在是一样真实一样存在的。好吧,故事发展到这里,已经不是时间是不是幻觉的问题了,而是整个宇宙都是一块宿命的面包。时间幻像,宇宙宿命,这简直就和释迦牟尼在说故事一样。真希望爱因斯坦搞错了,真的有点难以接受这块宿命宇宙的面包,但现实爱因斯坦好像真的没错。时间来到1971年两个物理学家为两只原子钟购买了机票。当把原子钟带上了飞机,这是当时最精准的时钟,运行2000万年误差不会超过一秒。如果爱因斯坦理论没有错,那么这两台原子钟在天上飞起圈以后会和地面上的原子钟 产生时差。这个时差就证明飞行的过程让时间变慢了,果然落地后两台原子钟慢了4/10亿秒。


  初代的gps卫星上天的时候定位精度只有1000米左右。但现在卫星还是那个卫星,原理还是那个原理,为什么定位进度会提高到一米了?其实影响定位最大的因素就是时间,只要时间足够准确,定位将无限准确。卫星定位的原理大概是这样的,你手机里有一个gps芯片,它会向外释放一段电磁波,电磁波也是一种光,也按光速飞行。这段电磁波中只有一个信号,那就是他现在的时间,然后天上有一个卫星接收到了这个信号。卫星也产生一个信息,这个信息是卫星接收到信号的时间。两个时间相减再除以光束就是芯片离卫星的距离,卫星的轨道已知,那芯片的第一个位置也就确定了。同时,第二第三第四颗卫星也在重复这个过程,芯片的第二第三第四个位置也就被确定下来。所有的位置画圆相交,就得到了百分之百精确的芯片位置。理论上,如果每一个卫星里都有一个极其准确的原子钟,芯片也在地面上被一个极其准确的原子钟授时,那这样不会产生偏差,那误差从哪里来呢。果然,科学家们按照爱因斯坦的时空公式校准过gps算法以后,精确度马上从1000米提升到了一米。  


  2016年天空二号实验飞船上已有几台中国研发的能源冷原子钟。据说,这些冷原子钟已经可以精确到从宇宙大爆炸到现在138亿年,误差不超过一秒。这也就意味着未来中国的北斗定位系统可以精确到毫米级别。可能就在明年后年,即使是到了重庆那种魔幻的3D城市,导航也能知道你在第几层的高架上面,想想都觉得有点恐怖啊。爱因斯坦果然神通广大。


  爱因斯坦推测,如果有一个天体,他的引力足够大,大到连光都被他吸出了,逃不出来了。那么这个天体里面时间就禁止了,天体外面越接近它时间越慢,这个天体就叫做黑洞。1915年,爱因斯坦通过计算预测了黑洞的样子,但现实当中没有人见过黑洞,黑洞的样子只是一个理论预测。究竟什么时候人类才能拍摄到一个黑洞呢?


  直到2019年,人类首次拍到了一张黑洞的照片,果然又和爱因斯坦预测的一模一样,看来爱因斯坦又对了。NSNA有两个的宇航员斯科特凯里和马克凯里,他们是一对同卵双胞胎,拥有一样的基因主。NSNA让斯科特去太空中住了一年,马克留在地球上,然后分析他们的基因主变化。大家有没有觉得斯科特明显兵马克看上去要年轻呢?这会不会是速度变快,时间变慢的最直观表现呢?果然,拿着分析哥俩的基因以后发现斯科特的端粒明显变长了,端粒是染色体末端的一个结构。普通情况下的年纪越大,端粒会越短。但是在返回地球两天以后,斯科特的端粒恢复到了正常长度。紧接着斯科特的体内分之93的基因都恢复到了正常,但还有百分之七的基因发生了永久性的变异。


  如果爱因斯坦全对了,那一定存在一个放映机,是他在控制宇宙不可逆地向前播放。但我们从物理理论中找不到这个放映机的任何线索,竟然放映机不存在,是不是可以证明爱因斯坦不对了?恰恰相反,这反而更进一步证明爱因斯坦的正确,因为放映机极可能就是我们的大脑,是我们主观感受中的一个机制。正是这个机制让我们感觉时间在流淌,宇宙在向前播放。其实宇宙并没有播放,所有的前面都静静地躺在那里,过去,现在,未来没有区别,大脑的幻觉让我们觉得时间在流淌。为什么会有这种幻觉了?要是能用某种方法让这种幻觉停止了,那不就是所谓的超越过去现在未来三时的智慧吗?


  故事回到最开始的那句话,1955年3月,爱因斯坦写下他的时候,他非常的悲伤,因为他的好朋友贝索刚刚去世了。当年正是贝索把黑斯坦介绍了专利局去工作的。爱因斯坦把这封信寄给贝索的儿子,他相信时间是幻觉,贝索的去世是注定的。紧接着一个月以后,4月18日,爱因斯坦也从宇宙切片上消失了。但是他告诉我们,一切都是注定的,我们每个人都在三十八亿年前宇宙大爆炸的那一瞬间都已经死亡了。或者说我们每一个人都还没有出生。无数个切片就在那,时间只是幻觉,宇宙早已注定好了。今天的故事就分享到这里,谢谢大家。


谢选骏指出:爱因斯坦既然知道时间是一种主观感觉,那么他的相对论就是自欺欺人的了。相对论为何自欺欺人?因为象龟仑已经沦为绝对论了!爱因斯坦为何要把相对论变成绝对论呢?因为他要混饭吃。由此可见,相对论的自欺欺人,就源于爱因斯坦的要饭吃。

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