黑白講外十一章 – 齊助教一直講 《奇怪的宇宙觀》

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	= = = 忄圣 忄圣 白勺： 光速不變？那太陽內部光子到表面？為何需要上萬年？ 光在玻璃、水裡，為什麼速度變慢？ 還有極慢光，把光的速度減慢到每秒數十米，這又是如何做到？ 以上，留給有興趣的人去找答案。

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	171, 到了廣義相對論，我們一樣也設想一下，想像你坐在一台像電梯的飛船裡，在太空遨遊。當然，這時你處於失重狀態，你知道你是靜止的？勻速直線運動的？或正在自由落體之中？ 你不知道，無從分別。你可以在電梯飛船裡做任何實驗，運動、跳躍、丟球、打雷射激光…，在任何局部實驗之中，靜止、自由落体或匀速直线运动，它們之間沒有區別。 爱因斯坦说它们是一回事，都是沿着测地线运动，都是自然运动。 什麼是測地線？地球上兩地最短的距離，依然是沿著表面的直線，但從三維看它不直，而是曲線。一樣地三維空間上，也有一條物體與物體之間的最短距離線，也稱它叫測地線或短程線，它一樣是條曲線。 好的，那引力呢？假設你就是一直掉下來的人，重力加速度；也或許你在飛船上，催油門加速度。一樣，在任何局部实验中，引力和加速运动无法区分。 那憑什麼說有引力？有質量的物體就必須有相互吸引力嗎？需要假設萬有有引力嗎？ 愛因斯坦的结论是，引力这个东西，其实是个幻觉。 第一，一个有质量的物质，会弯曲它周围的时空。这叫“物质告诉时空如何弯曲”。 第二，在不受外力的情况下，一个物体总是沿着时空中的测地线运动。这叫“时空告诉物质如何运动 你可以说根本没有引力，有的只是时空的弯曲。 亚里士多德认为自然的运动状态是静止。这符合我们的生活经验：没有外力的干扰的东西好像都是静止不动的。 但是后来伽利略和牛顿说不对，力并不是让物体运动的原因，力其实是改变物体运动状态的原因。一个物体在光滑的平面上滑动，如果没有任何摩擦力干扰，它就会一直这么动下去。所以匀速直线运动和静止没区别，都是自然运动。 好，现在爱因斯坦告诉你，一切沿着测地线的运动，都是自然运动。 我们可以想象，在太空中找一个周围非常空旷、没有任何星体的地方，这里的时空是平直的，测地线是完美的直线，所以沿着测地线运动正好就是匀速直线运动。 那如果时空是弯曲的，宇航员就会绕着地球转，失控的电梯就会直接掉下去，这两个运动其实都是自由落体，都是非常本分地沿着自己的测地线运动！所以它们虽然有加速度，但是仍然是自然运动。 相對論說到此，我們談別的。 = = = 測地線 https://baike.baidu.com/item/%E6 ... /2391217?fr=aladdin 註：繞著地球轉的宇航員，速度雖然沒變，但是走圓周運動，方向一直變，所以也是屬加速運動。跑太慢會掉地球，跑太快會遠離地球。每個軌道有不同速度（越近地球要越快）。 飛船跟宇航員之所以感覺不到重力，並不是離地球太高感覺不到重力（其實比起地球半徑，真不算高），而是因為他們同時處於自由落體自然運動之中。 （不要以為只要你穿過大氣層就沒重力自動浮起來了！想太多，別被電影誤導。你不過是在垂直地表方向上與飛船同步，以為失重而已。） 廣播衛星的軌道是在距離地球高度35786米，為同步軌道，不掉落的速度恰好與地球自轉的速度一致，所以可一直在我們頭上某個方位保持不動，所以才可能固定地球上自家的衛星天線對準衛星不動，接收廣播。

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	172, 在科學上，時間總是與數學上的虛數掛勾，似乎時間很虛。 頻率的定義是一秒鐘幾次，這值總沒有負的吧！但如果把傅利葉轉換的基底由正弦餘弦改為指數形式，你也可以假定有負頻率、虛時間。還有，在許多數學式子中，時間與頻率總是成對出現（看其單位即知，時間單位是s秒，頻率是1/s，互為倒數）。 負頻率與虛時間一樣，其實都是數學工具，回到實宇宙，時間必為實數，如果實測，時間必回歸有理數。 工程學上，複數形式的計算式只是過程，如果回到真實度量的單位，不論是長度、時間、電壓、電流，都影含著共軛複數對，一旦投影到實數軸，就都回到實數領域。 剛剛我們提過“時間”在大尺度上的“演化”，現在，我們再從小尺度上，繼續說時間，一樣很燒腦。 根據現在最前沿的圈量子理論，它說：在極微小的尺度裡，時空是破碎的（其實就是離散的）；或者說，空間就是一格一格的，時間是滴答滴答的進行的；等於說，不存在連續的空間與時間；再進一步，物體的勻速運動不存在，時間的均勻流逝不存在；然後，時間無方向；再然後，時間不存在！？ 又一個驚天的宣告！不過經過被相對論扭曲後，相信大家不奇怪了，抗壓心理很強壯。 所謂離散時空觀，我是一開始就宣告過了，也說過許多科學家相信這世界就是離散的。如果是應用工程師，不是離散的我們也處理不了。現代計算機都是一步步運作的。 或許有人問：我們不是能處理類比信號(Analog signal，陸譯：模擬信號)嗎？簡單的音響放大器，不就是直接處理類比信號。 是的，但類比信號就是連續的？一百多年前都說量子是一份份傳遞的，普朗克的黑體熱輻射再去了解一下，後來才有了量子力學的發展。電信號的載體是電子，你說是一份一份的，還是連續不絕的波動？ 對了，再提醒一次，這裡所指的時間最小單位就是普朗克時間（10的-43次方 秒），而空間格數是普朗克長度（1.6 x 10的-35次方 米）。太小到我們無法實測。 只要是現實的，就是離散的。我們一開始就已經宣稱。 類比信號的處理只是我們早期還沒有數位化能力時的舊技術，對類比信號我們處理與掌控能力，都不如將它取樣量化後，數位化的處理。數位化後可做的事情更多，還玩出花樣，比如編碼、壓縮、數位調制。（香儂的信息論） 有時我看發燒友花大錢去買重組復古的類比音箱、真空管音響、用黑膠唱片，自覺感受很好，我都認為他們真的是發燒了。 了解過MP3技術，分析過人類的聽覺感受，你就能理解科技的進步不是舊技術能復辟的。 但人心複雜，就是喜歡聽古早黑膠唱片“炒豆子”的雜音，彷彿回到舊時光。。。 去野地大便，一樣也是回舊時光啊！ 又一個認知失調。 = = = 《圈量子理論》 https://baike.baidu.com/item/%E5 ... /1005455?fr=aladdin

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	= = = 口合 扌立 大陸翻譯Analog signal = 模擬信號，我認為蠻貼切的，Analog是連續信號，而現實宇宙沒有實質連續可言，那當然就是“模擬”的囉！

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	173, 說時間是幻覺、時間不存在的網文本來就多如牛毛，但其中比較有料，扯得上科學的都是圍繞以量子為主核的猜測。而量子物理本來就很奇怪，做出許多驚人的預言，常常都嘛有！連世界是不是真實的都懷疑了，時間不存在也只是配菜一盤。 當然，這也有可能是量子物理沒看到時間維，而看到機率維有關。 以下說法，來自義大利量子物理學家卡洛.羅偉立所著之《時間的秩序》。作者是同時著有《七堂極簡物理課》、《現實不似你所見》等暢銷科普作品，被譽為下個史蒂芬.霍金。 首先，羅偉立說時間是人為觀察到的，是概念。這與張先生講時間的真相，英雄所見略同。 又，宇宙沒有一個統一的時間，世界各處也沒有一個天涯共此時的時間。 這事理解，剛剛經過相對論的洗禮，知道的。每個人的現在各不相同，只有事件發生的當事人，相鄰又處於相同運動參照系，才有同時可議。 你我都站在台北街頭，對著街角，路口出車禍，兩人“同時”看到。但如果我們把時間精度細到納秒以下，我們的同時可能只有幾米的距離，也許車禍對我們各自來說，時間不一樣了，有車禍的時間、你我各自觀察到的時間。但因為大家都是相近低速，區域相對時間，還是可以視為有定數。 如果我們放寬到毫秒，那兩人的“同時”就有幾千公里，這與光速走多遠有關，也就是狹義相對論的類光間隔。 但以上還不足以說時間不存在，只能說各自時間不統一，甚至只能說觀測時間不一致而已。 接著，我們說時間的方向。 = = = 《時間的秩序》，[意]卡洛.羅偉立 《時間新理論：過去、現在、未來，在宇宙間同時存在》 http://www.360doc.com/content/16/1213/21/11774662_614444944.shtml 《時間是幻象還是真實存在》 http://www.360doc.com/content/17/0213/23/35919193_628808354.shtml

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	174, 物理公式裡，如果有時間{t}這變量，這個變量實際上是沒有方向的，可增可減，可進可退，即所謂「反演不變性」。我們計算一個天體現在的位置與速度，能知道未來某時間將會在哪，倒推回去，過去它曾在哪裡，也是可確定的。看一個天體運行的影片，我們無法知道影片是正放或倒放。 但假如我們看一段錄影，一個球在滾動，然後停了，我們會知道影片是正放，原因簡單，與我們的經驗一致。 如果用科學的角度解釋，這是因為摩擦力的關係，摩擦生熱，帶走一點能量，球的動能慢慢損耗，最終停止。這個時間的方向，與熱力學第二定律─熵增─的方向一致。 熵的概念我們以前提過，不再闡述。 http://www.cwnp.net/thread-9563-2-1.html 時間變化我們取向熵增，故熵的增減是我們判定時間正倒流的依據。如果沒有明確的現象，正轉或倒帶我們分不出來。 熱力學第二定律，熱能只能從高溫傳到低溫，不能反著來，於是許多物理學家認為，熵的增大與時間的流逝可能就是一回事，是一個現象的不同表現形式。 再進一步，熵又是有序與無序的度量。熵增，就是從有序的狀態走到無序的狀態，但有序無序，一樣是人類自定義的。 氣體分子，一邊分一種，有序；混合隨機狀，無序。 好了，問題來了：憑什麼說有序很特別，無序都一樣？ 我們都說玩牌先洗牌，但洗亂的目的是為了無法預測，一副樸克牌洗亂了也跟排好的都是一種狀態，沒有誰更特別吧！？ 同花順比同花有序、同花比順有序；那2,4,6,8,10的同花比較無序嗎？1,4,7,10,13呢？AAAA四花色，跟1234四花色，大家發生的機率都一樣。 樸克牌我們只看到花色與數字這兩個量度，但如果是在量子的角度，測度的變量就很多，這時，一種朝有序變化，而另一種變得無序，總體而言是更有序還是更無序呢？在極度微觀的世界，量子一下出現，一下不見，也看不到是有序到無序，都很無序。如果說都很無序，也就是都很有序，沒有誰比較特別。 = = = 從一付樸克牌隨機抽五張，你抽到A, A, 2, 2, 2，我抽到 J,J, K,K,K；你說誰贏？要看你們玩的是啥遊戲，定義的規則是什麼？也許，老王抽到3,4,9,J,Q，看似隨機的數，結果完勝！ 你說不對！機率明明是Full house更低，應該更勝老王隨機的牌。但如果我們定有Q就是女王，沒Q的閃開；或者，3,4,9,J,Q這組合就是最大也可以。這時，要從一付牌中挑出正好3,4,9,J,Q，可不容易了吧！甚至於我把花色也定死，必須四色都有，這樣誰抽到機率更低，可說不定了吧！怎麼組合、代表的什麼，都是人定的。憑什麼說抽到同花順就比較特別？剛好抽到3,4,9,J,Q也是不容易的好不好。

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	175, 以下，綠色字體是盤點《時間的秩序》一書的摘錄，屬於作者的意見。 羅偉立進一步認為，宇宙也一样。宇宙在变化，就像洗牌一样，其中的变量比扑克牌要复杂太多了。我们认为宇宙处在熵增的过程中，是从有序到无序，很可能只是因为我们选择了特定的变量来观察宇宙。 我们观察到有序，是因为在人的尺度上只能模糊地观察，无法观察全部的变量。 确实，我们只能用一种模糊的方式来看待宇宙。这个时候，你才会觉得某些排列是有序的，才会觉变化的过程是从有序到无序，你才会觉得存在熵增，存在时间。那么反过来说，如果我们能够达到量子级别的精确，熵增不就不存在了吗？这就等于说宇宙中没有客观存在的时间。 就像我们前面讲到的，“现在”不过是人类根据自己的经验产生的一种模糊的感受，“时间” 本身很可能也只是人类根据自己的经验产生的一种模糊的感受。 以上說法，能接受嗎？ 就算接受，也只能說時間方向與人類的觀察，人類之概念有關，或許時間維可以由一維只能進退的線，變成二維的面，這個面可能前後左右各方向，我們只取熵增大的那一方向，也許有熵減的方向，也許有熵增加更快的方向，或者是有虛方向，或者也可能有一個熵維持不變的路徑。 就算我們如此開腦洞，也只能說時間有很多可能路徑，在一個面上也不一定就必須走直線，走曲線也可以，繞圈圈也成。 我們現在只能說人類在某種時間長河可能性的“子集”裡，這是我們的經驗所感受到的，是一種概念。而熱力學第二定律也是人類觀察的總結，是一種信念，至今還是未被打破，也沒真正的永動機問世，對吧！（如果你能造一個永動機出來，馬上發達了！） 但，我們不能因此說，時間不存在吧？（我已經退了好多步，把時間的方向平面展開，時間二維化了，想怎麼走都行。你還堅持時間不存在？） 要從量子的尺度說沒辦法判定時間方向，我可以理解，但因此就說時間不存在？這是不是超過了？就跟量子的虛無性一樣，就結論說這世界不存在？ 大尺度下，是不是事物就具現了？有序性就出現了？事物的變化就總是向著無序方向前進？ = = = 《熱力學第二定律》 https://baike.baidu.com/item/%E7 ... B/473407?fr=aladdin

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	= = = Remark: 有關大尺度/小尺度的變化，在進化論這邊也有一樣的爭議。 小尺度下的基因突變，沒有方向，生命在各個方向上發展賭博，環境選擇。這時生命的進程我們稱之為“演化”。 大尺度上，我們看到的事實是生命確實越來越複雜，這真的是在“進化”。 道金斯可能支持演化論，而威爾遜更樂見進化論。 【宇宙是向著無序發展，生命是向著有序前進。】 --- 薛定諤如是說。 《生命是什麼》，[奧]埃爾溫.薛定諤

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	176, 熱力學第二定律也說了，熵本質上是大量分子無規則的統計規律，不適用於少量分子小尺度的狀況。 大尺度下，所謂的MAXWELL妖、洛施密特悖論、吉布斯佯謬不會發生。 而且，有序到無序也是一種能量的流動與擴散，大尺度下，這是自然呈現，不是以人的意志改變的吧！？ 而量子的虛無性，恰恰是機率維的特性。小尺度下，機率維比時間的方向更具有權重。 於是我們必須反問：如果時間不存在，那世界是怎麼樣子的？ 罗偉立说：没有时间并不代表一切是静止。时间虽然不存在了，但是世界上依然有事件、变化和关联。他的意思是说，不管我们在哪个尺度上观察，唯一不变的规律就是世界在变化。 但是，沒有了時間，什麼在變化？ （Hint: 請回想一下敲黑板時，量子干涉的退相干是在機率維度過渡到時間維時發生；還有剛才說，時間靜止時，光子虛化，退回空性。） 我們先繼續看羅偉立怎麼編，之後我用我的理解再梳理一次。 罗偉立繼續说： 跟变化相对的，是静止。在我们一般的认识里，静止的是物体，变化的是事件。石头是典型的物体，亲吻是典型的事件。我可以说，这块石头明天还会在大荒山上，但你不会问，这个吻明天在哪里。 这是看待世界的两种截然相反的方式。历史上，很多哲学家、科学家都试图从静止的角度来理解世界，他们把世界看成是由物体组成的。 罗偉立说，整个科学的发展都在告诉我们，认识世界应该基于变化，而不是静止。那些揭示出真相的理论，不管是牛顿力学还是量子力学都是在描述变化，描述事件是怎么发生的，而不是物体是什么样的。 这就是当今物理学理解世界、接近真理的途径。 物自身不可知，只有事件才是可觀察的。這我可以理解，但變化，不就是暗示著需要時間？這尚未被回答。 = = = 以上似乎聽起來很無厘頭，但如果你把機率維對應的空性宇宙放入你的宇宙觀裏，會豁然開朗。 如此認識，值得擁有！

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	177, 量子的世界就是一个不断变化的世界。从量子的视角来观察的时候，世界不再由物体组成，而是由事件组成。我们所理解的物体不过是量子世界里更长久的事件而已。你想想，最坚硬的石头其实也在变化。据我们现在所知，石头是量子场的复杂振动。它也可以看作是力的瞬间作用，是粉碎重归尘土前短暂的平衡。这就是圈理论为我们描绘的世界。 世界不是物体的墙，而是事件的网，它不能持久，它不断转化。 罗偉立说，这或许不是学界已经公认的最佳答案，但是这是他目前所知的唯一自洽的答案了。 好的，這个道理对我们普通人来说，是這麼類比的：云不是物体，是风吹过山上时空气中水蒸气的凝结，它也是事件的集合。我们自己呢？人也不是物体，它是信息、光、语言进进出出的复杂过程，是社会关系、情感交流网络中的一个结点。人也是事件的集合。 就算是無量之網、事件的聚合，聚合的過程、轉化、沒有時間參予？ 那么，如果时间不是世界的基本规则，我们人类称之为 “时间”的东西，究竟是什么呢？我的手表测量的是什么？总是向前奔跑，从不倒退的感觉又是什么？ 我们能看天上的云，看到眼前的茶杯，能看到阳光下睡觉的猫咪。但是如果回到量子的尺度上，世界上没有猫、没有茶杯、没有云，这一切都是在我们看世界的时候显现出来的。时间之所以会从没有时间的世界中显现出来的，也是因为我们。 为什么这么说呢？ 我们刚才说了，时间流动和熵增有关。熵其实是一个相对的量，就像速度，一定得有一个参照系。当你说一列火车速度快，你心里一定有一个更慢的东西在跟它比较，可能是另一列火车，也可能是火车站的站台。熵也一样。 熵增不是世界本身的一种状态，而是相对于我们的一种状态。在我们看来，遥远的过去世界的熵很低，世界处在熵增的过程中，所以一切从有序走向无序，有了过去和未来。这只是描述世界的一种方式而已，是我们选择了这种特殊的描述方式。 请再回想一下刚才讲的扑克牌的那个例子，这个道理就不难理解了。我们所在的世界，很可能只是宇宙的一个子集。在这个子集里面，我们观察到了扑克牌的颜色这个“特殊”的规律，也就是熵在增大，所以我们认为过去的熵很低，所以热力学会第二定律成立，所以世界会有进化、生命和思想。 你可能会问，为什么我们刚好处在这个特殊的子集里呢？你想想，为什么梅子刚好长在爱喝杨梅酒的江南，为什么羊刚好在爱吃羊肉的内蒙古比较多？世界上很多奇怪的巧合，都是因为我们搞反了因果。真相是，江南的人爱喝杨梅酒是因为江南才有杨梅；内蒙古的人爱吃羊肉是因为那里的羊多。这样的话，我们处在宇宙这个特殊的子集里面，也就不奇怪了吧。 不奇怪嗎？這說法簡直就是人擇原理的翻版。 关于时间，罗偉立最后的结论就是：时间不是世界的基本法则，而是我们人类在特定的子集，从特定的视角观察世界的时候，从世界中显现出来的。 我们是故事，被置于眼睛后方二十厘米的复杂之地，我们是事物混合在一起留下的痕迹画出的线，朝向熵增的方向，朝向未来的时间。 實話說，之前我看了多次也沒搞清羅先生到底再說什麼。不過，羅偉立倒是說了個我之前宣告的，意識使具象世界顯現出來。 接著，我自己來腦補，給大家灌頂來了。