宇宙有過去和未來嗎?
宇宙有過去和未來嗎?
這是篇二十年前的舊稿。
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最近重讀霍金的《時間簡史》, 覺得有些題目可以深入探討。
天文學是怎樣定義宇宙的?
宇, 是指上下四方, 即所有的空間。
宙, 是指古往今來, 包括了過去、現在、未來。
宇宙不就是包括了一切的空間時間嗎?
天文學是怎樣定義空間的?
離開了物質, 定義不了空間。但它算不算是物質存在的外延呢?
天文學怎樣定義時間?
物理學和天文學向來都沒有定義好。不過它是物質、能量的運動及變化必定牽涉的。
它需要重新定義：日常生活、天文物理、心理學、哲學宗教。
天文學怎樣定義物質、能量?
所謂的宏觀物質, 如恆星、人類肉眼所見的周圍環境,
所謂的微觀物質, 如原子、質子、夸克等。
能量可看成物質所擁有的一種屬性, 而且可以與其他物質交換, 也可與物質轉化(質能互換)。
力是否可以看成是一種能量?
有時是能是力並不分得清楚: 電磁是力是能? 風是力是能?
物質、能量、力是否可以看成同一種東西, 不同的顯現形態呢?
有人說: 能在內, 力在外。
磁鐵中的磁能是內在的, 把它移近鐵釘, 鐵釘便會自動走向磁鐵上, 是外顯的力。
強風儲有風能是內在的, 它吹過大風車, 風車轉動了, 是外顯的力。
力會改變物體的速度。
以上一段掫自CL Chan http://groups.yahoo.com/group/hkas/message/22068 的回應。
有時細心去檢視一些天文學及物理學的一些基本術語, 這些術語並不由其他術語導出, 甚至只是一些普通名詞, 會發現當中隱藏了不少問題 (或稱之為知識、奧秘, 可戲稱為「鑽牛角尖」)。
1 宇宙作為整體, 沒有過去現在未來
所謂的過去現在未來, 原來只對觀察者來說的。觀察者的位置就是現在, 他所觀察到的, 由於空間相隔, 都是過去。他所等待觀察的, 就是未來。宇宙作為整體, 是包括了所有的空間時間, 沒有觀察者。觀察者只是宇宙極微小的一部分, 他不能觀察整個宇宙, 因為他不能觀測未來。
宇宙的過去、現在及未來, 全是對觀察者來說的。很有人擇原理的味道。
2 時間箭頭
同樣, 時間箭頭對宇宙來說沒有意義, 但對觀察者來說卻是有意義的, 對局部的物質來說才有意義。某處打碎了的玻璃杯, 時間箭頭是玻璃杯及附近的時空, 由未碎指向碎。這是物質的變化, 變化指示了時間流逝, 能量分布(或熵)指示了時間的方向。
在遠處, 可能有另一隻玻璃杯給打碎, 因情況不同, 它可能散落的碎片範圍更廣, 花更多的時間才打碎。
問: 時間箭頭是矢量, 它有沒有大小? 時間流逝的速度, 會不會隨地方不同而不同? 在時間、空間及能量的許多物理數式中, 時間一項許多時都有平方, 時間的平方除了表達與空間、能量的關係外, 會不會另有意義?
3 過去、現在和未來
宇宙中有許多星系、星球等凝聚一起的物質。其中一塊極小的物質--地球上, 會看到其他星系星球。空間相隔也造成時間相隔, 抬頭的星空全是過去。設定地球是現在,「過去」就是肉眼或儀器所能看見的宇宙,「未來」就是有待看見的宇宙。過去、現在和未來是需要觀察者才能「存在」的。可惜觀察者不能觀察所有的過去, 「過去了的過去」就觀察不到了。(地球上的觀察者不能觀察10分鐘前的太陽)
從微觀來看, 設定某一質子是現在,「過去」是不是指它接受了的能量(正或負)及運行軌跡?「未來」是不是有待接受的能量(正或負)及未運行的軌跡? 不過估計微觀的時空, 與宏觀的時空可能極不同。
4 光
光除了可見光, 還要包括無線電波、X射線等電磁輻射。(不也是能量嗎?) 是它聯繫了宇宙中各分離的星系, 是它造成了時間間隔, 才叫觀察者有過去、現在及未來。觀察者看到8分鐘前的太陽, 1秒前的月球。光是最特別的能量, 它跑得最快, 又能傳遞信息。有電磁波, 也有電磁力。電磁也是物質的一種屬性。物質佔有一定空間。於是, 時間、空間、物質就由光串連起來了。
光在宇宙中扮演一個極重要的角色:
它貫通了全宇宙,
有了它我們才能觀看宇宙萬物,
也是它造成時間,
也是它把能量傳到宇宙每個角落。
還有, 光使人有時間感(日夜交替), 而且對人類宗教有很重要的啟迪作用。
5 虛時間
霍金的《時間簡史》在第8章〈宇宙的起源和命運〉提及虛時間, 他的虛時間並不能獨立, 而是與空間緊密結合在一起的。也許叫「虛時空」更適合。「虛時空」中也許沒有了時間箭頭, 但卻霍金卻沒有說明物質的狀態。或者「虛時空」再與物質結合, 分不清三者了(三位一體乎?)。這「虛時空」除了出現在宇宙創生時, 也許會出現在Planck時空中。那麼我們的宇宙竟是由虛空而來?
我們周圍似是實質的物質, 其實很「空洞」和「虛空」。組成物質的原子, 由更小的電子、質子及中子組成, 而電子、質子及中子只佔原子極小的空間, 在它們之間的大部分「空洞」, 只是引力及電磁力。
在哲學上物質和能量可看為「實」, 時間和空間可看為「虛」。(此段掫自DT的回應 http://groups.yahoo.com/group/hkas/message/22051)
6 因果律
時間箭頭也指示了因果律。玻璃杯跌下、碰撞地面、碎裂是一個過程。A事件是B事件的因, B事件不會因為觀察者的運動而會發生在A事件前。發生在另一空間的C事件, 與AB事件互相獨立而無關係, 會因觀察者的位置與運動, 可能是AB事件先發生, 再到C事件; 或者C事件先發生, 再到AB事件。觀察者不涉及也不干擾被觀察的事物, 同樣是分處宇宙中兩點, 各有自己的時間箭頭。
對觀察者而言, 時間是由過去、現在、未來組成箭頭的。不過大家都知道, 現在必成過去 (當你讀到這句時, 「現在」已經溜走了), 而未來就不斷成為「現在」, 流到過去。這樣看來, 一切未來都必成為過去。如果時間有盡頭, 「時間」就被埋葬在過去中了。明天會變成今天, 再變成昨天。這是奧古斯丁在《懺悔錄》第11章中論到時間的觀點。
7 宇宙膨脹
宇宙膨脹是否可以看成是宇宙的時間箭頭? 宇宙膨脹是由觀察者看到的星系與星系之間的空間膨脹, 空間膨脹指示著時間加長。對時間的流逝, 會不會有影響? 「時間的流逝」, 一般來說只是心理上的時間, 可以快可以慢, 在物理上似乎沒有速度可言。相對論把時間與空間、引力合在一起計算, 似乎時間流逝會隨觀察者及被觀察事件而不同 (山中方七日, 世上已千年)。對宇宙整體來說, 時間流逝又從何說起? 沒有觀察者 (或者以某星球為觀察點), 宇宙膨脹似乎又是無意義的。又是人擇原理。
8 空間與光行道
空間是否可以看成是物質的外延? 它可以有正負能量(物質)的創生和湮滅, 它可以讓物質和能量經過。指定某範圍的空間, 它當中完全沒有物質, 只是一條讓光(電磁波)行過的通道。不過眾所周知, 光源的光必四方散射開去, 即使空無一物的空間, 也必定會有持續的光經過。即使有一光源不再發光, 也必有其他光源經過指定範圍的空間。於是, 整個宇宙就充滿著電磁波 (並不是微波背景輻射), 電磁波就成為了聯繫星系與星系間的唯一最快的能量。
這樣看來, 空間其實是「光行道」。
以上各點是我第二次讀完霍金的《時間簡史》後想到的, 當中或有錯誤之處, 還望各位高人指點。
原稿時間
Date: 2005-03-10 (原稿); 2005-04-15 (修訂稿)
http://hk.geocities.com/L142857/writing/unptptfe.html
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因為此網址已不再存在，最近稍為修訂。
時間錯覺
by cmlai
2025-02-14
https://cmlai1218.blogspot.com/?m=1
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