爱因斯坦相对论与神经学研究瓦解牛顿绝对时间观

刨根问底:时间到底是什么?它真的存在吗? — 科学漫聊

科学漫聊

客观宇宙中根本不存在流淌的时间,人类感知到的时间流逝与过去未来之分,本质上是大脑将单向熵增导致的物理记录二次加工而成的认知幻觉。

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Key ideas

  • 现代时间基准并非发现了某种大自然神秘常数,而是将1秒人为定义为铯-133原子基态两超精细能级间跃迁辐射振荡9,192,631,770个周期,以精准衔接历史上的天文秒。 (2:00)
  • 爱因斯坦相对论打破了牛顿的绝对时间观,证明‘同时性’具有相对性,宇宙并不存在统一的共享时钟,时间流速还会因运动速度与引力势差异而发生改变。 (13:25)
  • 神经科学研究揭示大脑缺乏专门读取时间的感受器,主观时间感实为感官输入、工作记忆与预测拼接而成的认知副产物,且意识存在约2至3秒的‘似现在’整合窗口。 (37:31)
  • 从块宇宙(永恒主义)和玻尔兹曼统计力学的角度来看,时间流逝感源于系统朝向高概率微观状态演化的熵增过程,记忆的单向性本质上是物理记录永远指向低熵过去的统计结果。 (48:23)

Detailed notes

## Background 该视频由 YouTube 频道“科学漫聊”于 2026 年 10 月 7 日发布。根据页面简介,节目从原子钟对一秒的定义切入,系统梳理了牛顿与莱布尼茨的时间之争、爱因斯坦的相对论、神经科学中的时间流逝感、块宇宙以及时间之箭,试图彻底探寻“时间到底是什么”以及“它是否真的存在”。

## TL;DR 节目层层拆解了人类对时间的朴素直觉:首先指出钟表并非在测量“时间”,而只是用一种物理变化对比另一种物理变化;接着回顾了牛顿与莱布尼茨关于绝对时间与关系论的论战,并详述爱因斯坦如何通过同时性的相对性打破宇宙“统一时钟”,将时间几何化为依赖世界线路径的固有时间。随后,视频从神经科学维度解释大脑如何利用两到三秒的“似现在”窗口和记忆编码密度虚构出平滑的“时间流逝感”,并引入将过去、现在与未来视作完整胶卷的“块宇宙”世界观。最后,节目结合玻尔兹曼的统计力学与熵增阐释时间之箭与记忆的物理本质,并以爱因斯坦在挚友贝索去世时留下的名言作结,指出客观时间虽无绝对流淌,但发生过的一切仍在四维时空中永恒存在。

## Atmosphere & style 整期节目兼具硬核科普的严密逻辑与哲学思考的深沉诗意,叙事层层递进、抽丝剥茧。主讲人语调沉稳克制、循循善诱,将极具烧脑感的思想实验与冷酷的物理学结论讲得清晰透彻,让听众在原有时空直觉被逐一击碎的震撼中体会到智识的震颤。到了尾声探讨哥德尔与爱因斯坦晚年的思索、尤其是读到爱因斯坦致贝索家人的悼信时,严苛的数理推导自然升华为对生命与离别的深情告慰,理性严谨中流淌着极具感染力的人文温情。

## Bulletin - [02:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=120s) 现代时间基准并非发现了某种大自然神秘常数,而是将1秒人为定义为铯-133原子基态两超精细能级间跃迁辐射振荡9,192,631,770个周期,以精准衔接历史上的天文秒。 - [13:25](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=805s) 爱因斯坦相对论打破了牛顿的绝对时间观,证明‘同时性’具有相对性,宇宙并不存在统一的共享时钟,时间流速还会因运动速度与引力势差异而发生改变。 - [37:31](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2251s) 神经科学研究揭示大脑缺乏专门读取时间的感受器,主观时间感实为感官输入、工作记忆与预测拼接而成的认知副产物,且意识存在约2至3秒的‘似现在’整合窗口。 - [48:23](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2903s) 从块宇宙(永恒主义)和玻尔兹曼统计力学的角度来看,时间流逝感源于系统朝向高概率微观状态演化的熵增过程,记忆的单向性本质上是物理记录永远指向低熵过去的统计结果。

## Key takeaways - [05:49](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=349s) 钟表本身并不是‘时间探测器’,客观上不存在流经时钟的‘时间粒子’;人类计时本质上只是用一种已知物理过程的变化去对比另一种变化。 - [09:11](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=551s) 牛顿主张时间是独立存在的客观容器(实体论),而莱布尼茨通过‘宇宙冻结一亿年’等思想实验论证若无任何物理变化,时间的概念在物理上毫无意义(关系论)。 - [13:25](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=805s) 爱因斯坦的闪电思想实验证明不同参考系对远距离事件是否‘同时发生’存在真实物理分歧,同时性的相对性瓦解了全宇宙统一的‘绝对现在’。 - [21:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=1260s) ‘仙女座悖论’揭示出在遥远距离下,观察者仅仅在地面改变走动方向,其倾斜的时间截面所对应的仙女座‘现在’就会发生数天乃至数万年的剧烈漂移。 - [27:30](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=1650s) 在四维时空中,物体历经的时长是沿其世界线累积的固有时间(几何长度);双生子佯谬中返航的弟弟真实地更年轻,本质是两人在时空中走了长度不同的世界线。 - [35:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2100s) 引力越强时间越慢:NIST实验证实高度仅差33厘米的原子钟走速已有差异;GPS系统每天若不纠正狭义与广义相对论造成的38微秒净偏差,定位每天将累积超11公里误差。 - [42:07](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2527s) 大脑没有独立的时间接收器,主观时间流逝是大脑后期缝合视觉、听觉等各异构信号与记忆的产物,‘主观当下’依赖约2至3秒的‘似现在’整合窗口。 - [42:07](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2527s) 大卫·伊格曼的自由落体实验表明,危机下的‘子弹时间’并非感知采样率提高,而是肾上腺素促使大脑写入超量记忆细节,事后检索时反推出了‘过了很久’的错觉叙事。 - [48:23](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2903s) 块宇宙(永恒主义)认为过去、现在与未来如同画卷般平铺在四维时空中,因果序列依然成立,但并不存在一条物理实体沿着时间轴滑动的‘现在扫描线’。 - [57:44](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3464s) 时间之箭的单向性来自统计力学,玻尔兹曼指出熵并非主观审美上的混乱,而是宏观状态对应微观排列数的概率度量,系统不可逆地滑向微观构型数量庞大的平庸状态。 - [01:02:41](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3761s) 人类只能记住过去而记不住未来,是因为记忆本质是物理记录,未来事件在当前脑组织留下逆向记录所需的精细分子倒流概率低到几乎为零。 - [01:09:34](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4174s) 哥德尔在爱因斯坦场方程中导出了包含闭合类时曲线的旋转宇宙解,但数学解的存在不等于物理实在,爱因斯坦始终对未经深层物理边界筛选的时间旅行推论保持严谨审慎。 - [01:11:18](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4278s) 爱因斯坦在致米歇尔·贝索家属的悼信中留下名言,指出过去、现在与未来的区分只是一种顽固的幻觉,逝者并未被虚无抹去,而是永恒锚定在四维时空的坐标深处。

## Detailed walkthrough ### [00:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=0s) 时间到底是什么?

这一期讨论的是一个长期令人向往却又“不太敢轻易触碰”的硬核话题——时间。此前节目曾解读过科幻小说《递归》(简中版亦译为《记忆旅行者》),其核心设定围绕着人类记忆与时间线之间千丝万缕的纠缠,仿佛修改了记忆就能在某种程度上改写时间。但这一次不再讲科幻故事,而是回归真实的物理世界与神经科学,正面拆解几个看似像抬杠或科幻设定、实则困扰了学术界数百年乃至上千年的真问题:

我们日常低头看的钟表,真的在“测量”时间吗?如果给全宇宙按下一键暂停,把所有粒子与变化冻结整整一亿年再解冻,这一亿年究竟算不算“过去”了?为什么小时候的一个暑假漫长得像一整个时代,而成年后的一年却“嗖”地一下就溜走了?物理学家甚至会提出一个令人毛骨悚然的论调:所谓时间如流水般哗哗向前流逝,可能根本不是客观世界的属性,而只存在于人类的大脑之中。这一趟彻底刨根问底的旅程,将把关于时间的所有日常直觉——“它在均匀流动”、“过去、现在、未来泾渭分明”、“它对每个人都绝对公平”——全部击得粉碎。

- **探讨初衷**:作为《递归》(《记忆旅行者》)探讨记忆与时间关系后的收官篇,从真实物理学角度深挖时间的本质。 - **颠覆直觉的核心疑问**:钟表计时的底层逻辑;宇宙冻结思想实验;主观时间流逝与意识神经机制;客观“时间流”是否纯属大脑构建的幻觉。

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[02:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=120s) 手机屏幕上的时间从何而来:铯原子钟与一秒的定义

我们对时间的感知通常始于最不起眼的生活细节:低头看一眼手机或电脑屏幕角落显示的几点几分。老式功能机时代,时间依靠设备内部芯片自行计时,常常彼此对不上;而现代智能设备开机后便会自动连接互联网校准。所谓的“来自互联网”并非空洞概念,背后是一套极其森严的层级校准体系(NTP网络时间协议机制):手机向上一级时间服务器对表,普通服务器向更高权威的服务器对表,逐级溯源,在中国最终指向位于陕西西安临潼的**中国科学院国家授时中心**。那里运行着一批高精度的铯原子钟,它们是整个中国民用与科研时间的源头;放眼全球,各国原子钟的数据还会统一汇集至国际计量局进行加权平均,最终生成全人类通用的协调世界时(UTC)。

那么,这批定义世界时间的精密机器,又是如何知道“一秒钟”到底有多长的?根据国际度量衡标准,当今全球通行的 1 秒被严格定义为:**铯-133($^{133}\text{Cs}$)原子基态的两个超精细能级之间跃迁辐射振荡 9,192,631,770 个周期所持续的时间**。这个看似有零有整、无比繁复的精确数字,并非大自然或宇宙硬塞给人类的神秘常数,恰恰是人类为了迁就历史遗产而反向“硬塞给宇宙”的:

```mermaid flowchart TD accTitle: 一秒定义的演变历史 accDescr: 从基于地球自转的天文秒过渡到基于铯原子跃迁的原子秒

subgraph Macro["宏观天文学时代"] A["人类日常感知: 昼夜交替 (一天)"] --> B["人为切分: 24小时 x 60分 x 60秒"] B --> C["天文秒: 一天的 1/86,400"] end

subgraph Micro["微观原子物理时代 (1967年)"] D["发现问题: 地球自转存在潮汐减速与抖动"] --> E["寻找极度稳定的微观基准: 铯-133 原子跃迁"] C -.->|"保持历史尺度一致"| F["定义一秒: 振荡 9,192,631,770 个周期"] E --> F end ```

自古以来,人类最直观的时间基准是地球自转带来的昼夜交替(一天)。一天被划分为 24 小时、每小时 60 分钟、每分钟 60 秒,因此最初的 1 秒被定义为平太阳日的 1/86,400。进入工业时代后,天文学家发现地球自转并不稳定,存在长期变慢与不可预测的微小抖动;若把本身就在晃动的地球当成钟表,积累的误差在现代精密科技中无法接受。1967 年,国际度量衡大会彻底转变思路,决定寻找一种物理性质极其稳定的微观基准来接班。为了让新的度量衡与千百年来沿用的“天文秒”(平太阳日的 1/86,400)严丝合缝地衔接,物理学家测定并规定了这一串多达 91 亿多次的振荡周期。人类并非“发现了”1 秒等于该特定周期的自然定律,而是人类先握着一秒的遗产尺子,然后对铯原子说:“麻烦你了,替我们把这把尺子保管好,别弄丢了。”

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[05:49](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=349s) 钟表真的在测量「时间」吗?

明确了铯原子的定义后,一个更为根本的哲学与物理疑点随之浮现:钟表真的在测量时间吗?日常认知中,我们把钟表当成测温计或地磅一样的测量仪器,但这种类比在物理机制上根本立不住脚:

1. **温度计的机制**:温度升高时,水银柱膨胀、金属电阻改变或红外辐射增强。温度计是一个货真价实的**探测器**,它被动地接收被测对象(环境温度/热运动)施加给它的物理作用与信号。 2. **原子钟与钟表的机制**:没有任何一种名为“时间”的客观实体流经原子钟并被其捕获,也没有所谓的“时间粒子”在滴答作响地敲击传感器。铯原子只是在根据量子力学规律自顾自地振荡。

人类所做的全部事情,仅仅是把一个物理系统的变化(原子的振荡、石英晶体的震动、钟摆的摆动或地球的转动)作为参照尺度,去对比数出另一个物理系统演化的进程。从事件 A 发展到事件 B,原子震了多少下,我们就定义这段间隔为多长。**钟表从来不是时间的探测器,钟表本身只是一个物理过程;我们永远只是在用一种变化去比较另一种变化。**

人类既看不到、摸不到时间,从物理实验的本质上讲,人类甚至从未真正“测量”过独立的时间本身。1,600 年前,圣奥古斯丁在《忏悔录》中留下的千古名言至今依然精准刺痛着每一个思考者:“时间究竟是什么?如果没人问我,我知道;如果有人问我,我想解释,我却一无所知。”物理学中虽然充斥着看不见摸不着的抽象概念(例如牛顿算得出引力数学公式却解释不清其媒介机制,量子力学波函数预测到小数点后 10 位却仍在争论诠释),但对引力和波函数,科学家至少明确知道自己在争吵的对象是谁。而对于时间,越往深处探究,越会发现人类甚至无法回答“它到底是不是一个客观存在的东西”。从极端角度而言,时间可能仅仅是人类为了描述自身感受而赋予的一个代号。

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[09:11](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=551s) 牛顿、莱布尼茨与时间之争:实体论 versus 关系论

抛开人类的主观感受,客观的物理时间是否自发地存在?这场论战在科学史上已经激烈碰撞了数百年,其源头正是科学巨擘**牛顿**与数学大师**莱布尼茨**长达数十年的世纪交锋。

| 派别 / 代表人物 | 核心立场 | 核心论点与隐喻 | |:--- |:--- |:--- | | **实体论 (Substantivalism)**<br>艾萨克·牛顿 | 时间是独立存在的客观容器(绝对时间) | 在《自然哲学的数学原理》中明确指出:存在一种真正的、数学的、绝对的时间,它不依赖宇宙中任何物质而自顾自地均匀流逝。即使宇宙空无一物(没有太阳、原子、人类与钟表),绝对时间依然如一条静止流淌的河流般稳定向前推进。钟表只是人类粗糙的度量尝试。 | | **关系论 (Relationalism)**<br>戈特弗里德·莱布尼茨 | 时间不是独立实体,只是事物变化间的相对关系 | 宇宙若没有任何物质和状态发生改变,时间的概念就毫无物理意义。时间只是事件发生顺序与变化间隔的关系属性,脱离了具体变化,根本不存在所谓承载一切的“时间背景容器”。 |

为了驳斥牛顿的绝对时间观,莱布尼茨派提出了一个极具震撼力的经典思想实验——**宇宙冻结思想实验**: 假设宇宙突然被按下了全局暂停键:所有原子停止振动,所有场停止演化,粒子完全凝固,所有人类大脑彻底停止思考。假设这种绝对静止的状态持续了整整“一亿年”,随后宇宙原地解冻,万物依完全相同的状态继续演变。

莱布尼茨尖锐地发问:**谁能证明这一亿年真的存在过?这一亿年对谁而言是一亿年?** 在物理现实中,没有任何观测手段或实验可以区分以下两个宇宙: - **宇宙 A**:完全没有经历过冻结,或者冻结后瞬间无缝解冻; - **宇宙 B**:凝固了整整一亿年之后再恢复运行。

两个宇宙没有任何可被测量的物理差别,也不会在解冻后留下任何残留痕迹。关系论的核心观点在此显现:**如果原则上不存在任何可观测的物理后果,那么所谓“过去了一亿年”就纯粹是观察者脑海中额外生造出来的一个无意义数字。**

莱布尼茨还提出了另一个更简洁优美的逻辑挑战:假设上帝将全宇宙发生的所有物理事件,整体向后推迟一秒钟发生,除此之外万事万物完全相同。如果牛顿的绝对时间线成立,原本的宇宙与推迟一秒的宇宙理应是两个截然不同的物理宇宙。然而,任何观测者眼中的事物、所有的实验数据、事件之间的因果关联全部毫无二致,那么这多出来的“推迟一秒”到底构成了什么物理事实?莱布尼茨不依赖任何精巧仪器,仅凭纯粹的理性逻辑思辨,就将人类深信不疑的绝对时间直觉逼到了墙角。

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[13:25](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=805s) 爱因斯坦打破宇宙的「统一时间」与闪电悖论

实体论与关系论在哲学层面上僵持了 200 年未分胜负,直到 20 世纪初被**爱因斯坦**以截然不同的方式终结。爱因斯坦没有卷入形而上学的抽象辩论,而是从一个看似幼稚的物理操作定义切入:**科学里总说“两件事同时发生”,但我们究竟凭什么断定它们是“同时”的?**

举例而言,假设在北京和上海各放置一盏灯,声称两盏灯在同一瞬间点亮。但观察者不可能一只眼睛盯北京、另一只眼睛盯上海;无论站在何处,光信号传递到视网膜都需要时间。因此,“远距离的两件事同时发生”绝非肉眼直观可见的物理事实,它必须依赖一个前提:**两地的钟表是如何校准同步的?** 牛顿体系理所当然地认为,冥冥中存在一只宇宙总时钟,技术达不到不代表客观绝对基准不存在;而爱因斯坦断言:物理学根本不需要、也绝不允许这只绝对宇宙总钟的存在。

为了直观揭示这一反直觉的物理真相,爱因斯坦提出了著名的**闪电思想实验(闪电悖论)**:

```mermaid flowchart TD accTitle: 爱因斯坦闪电思想实验与同时性的相对性 accDescr: 铁轨静止参考系与高速移动火车参考系对同一闪电事件发生先后的不同观测结论

subgraph Ground["地面/铁轨静止参考系 (观测者处于中点 M)"] G1["闪电击中点 A (左) 与 点 B (右)"] --> G2["光线向中间 M 传播,路程相等且光速不变"] G2 --> G3["光信号同时抵达观测者 M"] G3 --> G4["结论: A 与 B 两处闪电『同时发生』"] end

subgraph Train["高速火车参考系 (向右疾驰朝向 B)"] T1["闪电发生瞬间,车上观测者正与 M 重合"] --> T2["火车继续高速向右运行"] T2 --> T3["迎向 B 点传来的光,远离 A 点传来的光"] T3 --> T4["B 点光线先到达,A 点光线后到达"] T4 --> T5["结论: B 处闪电先发生,A 处闪电后发生"] end ```

针对火车上观察者的判定,许多人会直觉地反驳这只是“视觉延迟”或“光信号追赶的视错觉”。但爱因斯坦指出这绝非感官错觉:如果火车每个车厢都放置一台严格按照该惯性系对准的物理时钟,即便不靠肉眼肉身,依据火车参考系内部的物理法则直接记录闪电击中车厢对应位置时的时钟读数,得出的结论依然是 B 处的闪电先发生、A 处的闪电后发生。

- **同时性的相对性 (Relativity of Simultaneity)**:不存在一个凌驾于所有参考系之上的“绝对上帝时钟”来裁定地面是对的而火车是错的。静止系得出的“同时”与运动系得出的“先 B 后 A”,各自完全符合物理规律,皆为真实的物理事实。 - **因果律的铁壁边界**:相对论并未滑向“事件先后顺序可以随意胡说”的虚无主义。如果事件 A 的发生能通过光信号影响事件 B(即两者存在因果关联,例如按下开关与灯泡发光),那么全宇宙所有惯性系下的观测者都会严格认同“因在前、果在后”,光速上限永远锁死了因果顺序。只有那些空间距离极远、彼此间连光速都来不及在发生间隔内跑一趟的“类空事件”,才会出现不同参考系对先后顺序的判定分歧。

既然宇宙不存在绝对的统一时间,为何现代人类社会却能每天依靠互联网自动对时,甚至能跟远在上海的朋友约定“今晚 8 点准时上线开黑”而毫无差错?这个看似与相对论冲突的现实日常,揭示出了人类工程文明中所构建的“统一时间”的真正面目。

[21:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=1260s) 同时性的相对性与仙女座悖论

在日常生活中,我们完全感受不到“同时”有什么歧义。这是因为人类社会人为建立了一套极其精密的共同计时坐标系:手机、电脑、通信基站、服务器以及 GPS 导航系统,最终都可以追溯到类似于 UTC(协调世界时)的全球统一时间标准。北京的手机显示 20:00,上海的手机同样显示 20:00,我们便自然而然地将这两件事“定义”为同时发生。然而,这只是人类约定的测量标准,绝非宇宙自身存在某种绝对意义上的“同时”。如果存在一个相对于地球高速运动的第三观察者,在他的惯性参考系中,北京与上海的 20:00 就不再是同时发生的;一艘超高速飞船可能会计算出北京的灯先亮、上海的灯后亮,而另一艘反向飞行的飞船则得出完全相反的结论。三位观察者的钟表都没有损坏,这绝非网络或光信号的传输延迟所致,而是不同参考系对“远方此刻是什么时刻”的物理定义本身就存在分歧。

我们在现实中感知不到这种反直觉的相对论效应,主要有两个原因:其一是日常运动速度与光速相比实在太微不足道。如果一个人坐在时速 300 公里的高铁上与地面的朋友联机玩游戏,两人的相对速度仅为 300 km/h,此时网络本身约 30 毫秒的延迟,比相对运动产生的相对论时间差整整大了 1 亿倍,相对论效应完全被网络抖动淹没了。其二,现代社会的校准时间系统其实早就“偷偷”把相对论效应代入计算中了。现代社会之所以能够“假装牛顿是对的”,恰恰是因为工程技术人员已经在系统后台默默替我们用爱因斯坦的相对论完成了校正。

将“同时性的相对性”推演到更遥远的深空,就会呈现出极度震碎直觉的“仙女座悖论”。仙女座星系距离地球大约 250 万光年,我们用望远镜观测到的是它 250 万年前的景象。在牛顿的宇宙观里,即便我们需要等待 250 万年后才能通过光信号验证,但“仙女座星系此时此刻正在发生什么”依然存在一个客观唯一的确定事实。然而相对论揭示,“此刻”完全依赖于观察者的运动状态。由于地球与仙女座星系之间隔着浩瀚的空间距离,只要你在地面上站起身朝不同方向走上两步,由于切面倾角的变化,与你“此时此刻”处于同一时间截面的仙女座事件,就会发生跨越数天乃至数万年的剧烈漂移——可能漂移向仙女座的过去,也可能漂移向它的未来。这并非人类走两步改变了仙女座的现实,而是宇宙根本没有给“哪一件事算仙女座的现在”提供唯一的官方答案。

物理学家常将四维时空比喻成一整条长面包: - **牛顿的切法**:整条面包只有一种绝对正确的下刀方式,即完全垂直切下,每一刀切出来的截面就是整个宇宙在某一个绝对时刻的全局全貌。 - **爱因斯坦的切法**:处于不同运动状态的观察者,下刀的角度各不相同。运动一旦发生,刀刃便随之倾斜;距离越遥远的区域,倾斜切出的“此时此刻”相差就越夸张。大自然从未为任何一种切法盖章认证。

爱因斯坦由此彻底摧毁了牛顿力学中支撑了数百年的两个根基观念:其一是“全宇宙所有物体共享一条匀速流淌的时间河流”;其二是“对宇宙中的任意两件事,永远存在一个客观绝对的先后或同时判定”。这并不意味着莱布尼茨取得了胜利——莱布尼茨与牛顿都将时间视为一个与物质单向分离的“外部舞台”,只是争论舞台是否具有实体;而爱因斯坦的广义相对论证明时空本身会弯曲、会震颤,时间不仅不是背景舞台,更深层地卷入了与物质的动态相互作用中,使得这场长达 300 年的牛顿-莱布尼茨之争最终以一种意想不到的方式被彻底重构。

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[27:30](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=1650s) 四维时空的世界线与双生子佯谬

为了理解“一段经历究竟持续了多久”为何同样不客观,必须引入四维时空中的核心工具——**世界线**(Worldline)。如果一个人清晨在家、上午出门、下午在公司、晚上返回家中,他在三维空间里的轨迹只是一条来回折返的路径。但如果把时间轴作为第四个维度加进来,一个人从出生到死亡就绝非在空间里一个个瞬间的“跳跃”,而是在四维时空中勾勒出一条连续不断的时空曲线。

```mermaid flowchart LR accTitle: 三维空间轨迹与四维世界线对比 accDescr: 对比人类在普通空间内的折返几何轨迹与在四维时空坐标系下延伸的世界线。 subgraph 空间视角["普通三维空间视角"] direction TB A["家"] -->|"出门/上班"| B["公司"] B -->|"晚间通勤"| A end subgraph 时空视角["四维时空视角 (世界线)"] direction TB S["出生点 (t0, x0)"] --> N1["白日轨迹 (t1, x1)"] N1 --> N2["晚间轨迹 (t2, x2)"] N2 --> E["死亡点 (tn, xn)"] end ```

你可以将四维时空中的生命想象成一条长长的“肉虫子”:沿着时间轴切下一刀,横截面就是某一瞬间三维空间里完整的你;虫子头部切下是婴儿时期的你,尾部切下则是步入老年的你。世界线上的每一个点,都严格对应着四维时空中的一个具体“事件”(某时某刻你在某处)。即便你在空间中完全静止坐着不动,因为你在时间轴上持续向前推进,你在四维时空中画出的也是一条笔直的世界线;若你在空间里原地打转,时空中的轨迹则是一条螺旋上升的曲线。

借助世界线这一概念,困扰物理学界的“双生子佯谬”迎刃而解: - **佯谬的表象**:一对孪生兄弟,哥哥留在地球,弟弟乘坐近光速飞船进行深空往返航行。在哥哥看来,弟弟高速运动,根据狭义相对论钟慢效应,弟弟的钟走得慢,返航时弟弟更年轻。但根据运动的相对性,弟弟也可以声称是哥哥与地球以近光速远离自己,应该是哥哥的钟变慢、哥哥更年轻。 - **佯谬的破解**:只要两人永不重逢,由于各自空间距离遥远且对“此刻”的定义切角不同,争论“此时此刻谁更年轻”根本没有物理意义;但一旦弟弟调头返回地球与哥哥重新站在同一地点,两块钟摆在一起,年轻与否便成为不容置疑的客观事实。最终结果是**飞出去的弟弟真实地更年轻**。哥哥的钟走了 10 年,弟弟的钟可能只走了 6 年;弟弟的心跳次数、细胞分裂代数与新陈代谢积累,实实在在地比哥哥少了 4 年。

通常科普将其归咎于“弟弟经历了加速和减速,处于非惯性系”,但这并未触及几何本质。根本原因在于:**从告别到重逢这两个时空事件之间,两人在四维时空中沿着两条长度完全不同的世界线行进**。 - 哥哥的世界线近乎是一条未发生转向的平直惯性轨迹; - 弟弟的世界线在时空中做出了大幅度的弯折与返程。 - 物理学中沿世界线累积的时间称为**固有时间**(Proper time)。在时空几何中,讨论“过了多久”本质上等同于在几何空间中讨论“两点之间的路径长度有多远”。

这就如同问“从北京到上海有多远”,脱离了具体路线(乘高铁、走高速公路、还是绕行全国)便无法回答。在四维时空中,时间彻底被几何化为一种沿着世界线测量的“时空距离”;路径不同,几何长度就不同,固有时间自然产生不可逆的差异。

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[35:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2100s) 引力时间膨胀与 GPS 的相对论修正

时间的流速不仅受运动速度影响,还会被引力场扭曲。1915 年爱因斯坦发表广义相对论,指出引力越强的地方,时间流速越慢。如同科幻电影《星际穿越》中展示的极端景象:在超大质量黑洞周围逗留数小时,外界宇宙便已沧海桑田流逝数年。这种引力时间膨胀效应无须前往黑洞,在地球表面就能精密测量。

地球引力场呈现出“离地表越近、引力势越低、时间过得越慢”的规律,这意味着一楼摆放的钟表走得比 30 楼的钟表要慢。长期以来,地表微弱的高度差效应被认为仅存于理论推导中,直到 2010 年,美国国家标准与技术研究院(NIST)利用两台超高精度的铝离子光学原子钟进行实测: - 实验人员仅仅将其中一台铝离子钟垫高了 **33 厘米**(不足人体小腿高度); - 处于较高位置的那台原子钟,被精密仪器清晰记录下走时速度确确实实变快了; - 经过量化计算,如果一个人一生 79 年的时间里头部始终比双脚高出 33 厘米,那么他的头部会比脚大约多老化 **90 纳秒**(约为九千万分之一秒)。因此,“你的头比你的脚老得更快”是一句不折不扣的广义相对论物理事实。

在工程实际中,高度差与相对速度造成的相对论修正最典型的体现就是运行在距离地面约 2 万公里高空的全球定位系统(GPS)卫星: - **狭义相对论效应(速度致慢)**:卫星以约每秒数公里的速度绕地高速轨道运动,导致其机载原子钟每天比地面慢约 **7 微秒**。 - **广义相对论效应(引力致快)**:卫星处于 2 万公里高空,受地球引力束缚远弱于地表,引力时间膨胀变弱,导致其机载原子钟每天比地面快约 **45 微秒**。 - **净偏差与工程修正**:两项效应叠加抵消后,卫星原子钟每天会净变快 **38 微秒**。由于电磁波以光速传播,每天 38 微秒的时钟偏差若不加纠正,每天累积的定位误差将超过 **11 公里**,整个导航与授时网络将彻底瘫痪。因此,GPS 算法在系统设计之初,就必须将相对论的时间修正公式直接固化在底层软件与时钟振荡器控制代码中。

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[37:31](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2251s) 神经科学:被大脑拼凑出的时间感知

在物理学层面,全宇宙共享的“总时钟”不复存在,绝对的“此刻”被瓦解,统一的“时间跨度”被证明是依赖于路径的世界线几何长度,甚至人体头顶与脚底的时间流速都不一致。然而,这些颠覆直觉的物理结论丝毫无法抹去人类大脑中极为坚固的“时间正在哗哗向前流逝”的主观感受。这种流逝感如同焊死在自我意识深处一般,它究竟从何而来?

要解开这个谜题,必须从理论物理转向神经科学。人体对客观物理刺激的感知通常有着明确的专用生理链路: - 看到红色:特定波长的光波刺激视网膜感光细胞,经由视神经传导至视觉皮层; - 听到声音:空气振动驱动耳蜗毛细胞机械摆动,经听觉通路编码。

然而,**自然界中根本不存在名为“时间粒子”的实体来撞击人体感受器,大脑中也找不到任何一个专门读取绝对客观时间的“全职秒表器官”**。虽然神经元网络存在内在电振荡,人体有心跳、呼吸节律、视交叉上核控制的昼夜节律,纹状体、小脑、海马体及前额叶皮层等脑区也频繁参与不同尺度的时序任务,但这仅仅是分散的生理节律机制,而非一个全职的“时间接收器”。

现代认知神经科学越发倾向于达成共识:**人类的主观时间知觉,完全是大脑将感觉输入、注意力分配、工作记忆以及动作预测等多套异构系统的信息,动态拼接、缝合与推算出来的副产物**。 - 我们从未直接感受过时间本身在流逝; - 我们实际感知的仅仅是“事物发生了变化”:前一瞬间留下了工作记忆的印记,后一瞬间伴随着神经系统的行为预期,身体内部状态持续产生物理变动; - 大脑将这些“变化的原材料”统合处理,打包加工成了一种连续、平滑的自我体验,并将其命名为“时间流逝”。这在生物学层面上印证了莱布尼茨当年的直觉:若剥离了一切物质与神经的变化,时间感知便不复存在。

不仅如此,连我们自以为坚不可摧、无限纤薄的“此时此刻”,在神经学剖析下也是一种认知的错觉。例如在聆听音乐时,如果意识真的仅仅生存在一个“无限薄、无持续时间”的绝对当下,那么当音符“Mi”奏响的刹那,“Do”和“Re”早已彻底湮灭,人脑将永远只能体验到一个个孤立的单音断片,永远无法感知到“旋律”。旋律的本质是音符在时间跨度上的关联结构,我们之所以能欣赏旋律,是因为大脑赋予了“现在”一个可容纳近期信息的生理厚度(心理学上的“主观当下”)。

同样,当你此刻感知到柔和的月光、远处虫鸣的叫声与草木的芬芳交织在一起时,这种“同一瞬间的现场感”是大脑神经中枢伪造出的同步假象:视觉、听觉、嗅觉的感受器物理响应时间、外周神经电信号传导速度以及各专门脑区的皮层计算延迟各不相同。大脑在后台将这些先后抵达的神经信号进行了缓冲、对齐与二次合成,最终呈现在意识中的,只是一部被后期剪辑完毕的“当下”电影。

[42:07](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2527s) 大脑的“似现在”与子弹时间之谜

人类以为自己生活在如刀刃般极薄的“此时此刻”,但现代神经科学揭示了一个残酷的真相:大脑在先后接收到不同感官信号后,需要经历一段具有物理长度的窗口来进行“事后整合”,哲学与心理学中将这种综合后的产物称为“似现在”(specious present)。相关的神经科学研究表明,人类大脑的自然整合窗口大约有两到三秒,这才是我们能够一口气同时感知到的真正时长。如果没有一个绝对纤薄且客观的“现在”,所谓的“我们在时间之河中流逝”就失去了立足点;在大脑底层,根本不存在所谓时间流逝的独立感官,有的只是“关于一段时间的记忆”。

为了验证这种主观时间感,神经科学家大卫·伊格曼(David Eagleman)在 2007 年设计了一项极具冲击力的实验,用以检验生死攸关时出现的“子弹时间”(慢动作错觉)。人们在遭遇严重车祸或高空坠落时,常感觉世界慢了下来、细节历历在目,大众往往猜测是大脑超频运作将处理帧率从 30 帧拉升到了 300 帧。伊格曼让受试者不系绳索从 30 多米高处做自由落体跌入安全网,并让他们佩戴能以超高频率闪烁数字的手腕显示装置。实验逻辑非常严密:如果恐惧真的提高了时间分辨率,受试者在下落时理应看清那些平时快到无法辨认的数字。结果受试者一个数字都没能读出,时间分辨率并没有提高;然而关键的转折在于事后回忆——受试者估算自己的坠落时长比旁观者记录的实际时间长了接近 40%。

伊格曼据此提出解释:面对危险时肾上腺素飙升,大脑火力全开地向记忆中写入了海量细节;事后大脑回头检索,发现短时间内塞入了庞大的信息量,便反推出“这段时间一定很长”的叙事。“时间变慢并不是当时的真实体验,而是记忆事后编造的一个故事。”当记忆的内容量剧增,时间在主观回忆中就会被急剧拉长。

- **似现在整合窗口**:人类意识并非停留在无限窄的瞬间,而是活在大约 2 至 3 秒的自然整合窗口内。 - **自由落体实验数据**:从 30 多米高空坠落时,受试者的时间分辨率并未提升,但事后对下落时长的回忆评估膨胀了近 40%。 - **当下与回忆的剥离**:“当下的煎熬”与“回忆的漫长”是两套完全不同的神经处理机制,大脑依据记忆内容密度来反向推算时间长短。

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[45:50](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2750s) 记忆与时间感的双向绑定

2024 年发表在《自然-人类行为》(*Nature Human Behaviour*)上的一项研究,进一步将记忆深度与时间感知紧密捆绑。研究人员向受试者展示一系列客观呈现时长完全相同的自然场景图片,并要求他们评估每张图片播放了多久。结果极为耐人寻味:越容易被记住的图片,受试者主观判断它播放的时间就越长;反过来,那些主观感觉停留时间更长的图片,后续也更容易在记忆测试中被准确提取。这种双向绑定强有力地证明,体验时间的长短与往记忆库中写入多少信息,在底层很可能是同一套神经算法——并非时间先客观流逝、大脑再决定是否记录,而是记住了多少东西直接决定了大脑对“过了多久”的裁决。

这个机制完美解答了许多成年人常有的感叹:“为什么小时候觉得一年漫长得像一个时代,长大后一年过得却像一个月?”人在幼年时期,记忆内容极其密集,第一次上学、第一次坐火车、第一次看海,大脑每天都在疯狂编码全新的体验;而步入成年后,日常生活往往退化为“起床、上班、吃饭、刷手机、睡觉”的高度重复,大脑甚至懒得为这些机械流程开辟新的神经存储。面对同样的假期,童年回忆宛如一个辽阔的纪元,成年后的回忆则只剩“嗖的一下”。

这一系列发现颠覆了朴素的直觉。传统观念认为外界存在一个真实的客观时间,大脑只是偶尔被它蒙蔽;但最新的认知神经科学更倾向于激进的假说:外部根本不存在忠实读取时间的时间感官,大脑拿到的底层原料只有物质变化、生理节律、记忆留存与前向预测,是大脑将这些碎片捏合成了“过去、现在、未来”的三分法,编织出了“时间正在流动”的坚固错觉。

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[48:23](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2903s) 块宇宙与相对论中的全景时空

面对时间的本质,哲学与物理学主要分裂为两种截然对立的世界观:一种是符合日常直觉的“现在主义”(Presentism),认为唯有“现在”是真实的,现实就像一条不断向前推进的扫描线,扫到哪里哪里才存在,过去已然湮灭,未来尚不存在;另一种则是听上去极度反常识的“块宇宙”(Block Universe,在哲学上常被称为永恒主义 Eternalism)——过去、现在和未来早已完整地摊在四维时空之中。

初听块宇宙的人往往会本能抗拒,认为未来尚未发生;但若从空间维度作类比,逻辑便豁然开朗。身在上海的人绝不会因为身处此地就断言北京或纽约不存在,它们只是位于不同的空间坐标而已。块宇宙将这种空间直觉直接推广到时间维度:1985 年、2026 年与 2085 年的关系,恰如上海、北京与纽约,不存在谁比谁更真实,只是时空坐标不同。整个人生并非一段正在实时渲染的视频,而是一卷早已曝光冲洗完毕、静静摊在桌上的四维胶卷——出生在这一头,耄耋之年在另一头,正在经历的当下只是其中一帧。人在四维视角下就像一只沿着时空延伸的“长条状肉虫”,童年的你并未凭空消失,死亡也不再是彻底被宇宙抹除,而仅仅是世界线在该处达到了终点。

物理学家之所以极其严肃地探讨块宇宙,是因为它与狭义相对论有着天造地设的契合度。爱因斯坦的相对论确立了同时性的相对性:对于空间距离遥远的两个事件,哪些事件与“我的此刻”处于同一时间截面,不同的运动观察者会给出截然不同的切分,大自然从未赋予任何一个参考系特权。如果现在主义成立,宇宙中就必须存在唯一一张真正具有绝对特权的“现在切面”;但相对论坚决否定了这种特权面的存在。只要承认整个四维时空本身客观真实,便不再需要强行指定哪一帧才是宇宙中唯一存在的“现在”。

```mermaid flowchart TD accTitle: 两种时间哲学视角的对比架构 accDescr: 对比现在主义(单一切面扫描)与块宇宙/永恒主义(四维全景固定)的差异与物理基础。

subgraph Presentism["现在主义(Presentism)"] P1["过去(已不存在)"] --> P2["现在(唯一存在的极薄切面)"] P2 --> P3["未来(尚未发生)"] P4["核心假设:现实由动态扫描线实时生成"] end

subgraph BlockUniverse["块宇宙 / 永恒主义(Eternalism)"] B1["1985年(诞生切片)"] B2["2026年(当前切片)"] B3["2085年(未来切片)"] B1 --- B2 --- B3 B4["核心机制:如同四维长胶卷完整陈列,事件具先后因果但无流动"] end

Relativity["狭义相对论(同时性的相对性)"] -->|"否定唯一特权切面"| Presentism Relativity -->|"四维时空天然吻合"| BlockUniverse ```

- **事件序列 vs 时间流逝**:块宇宙绝非主张恐龙灭绝与太阳熄灭“同时发生”,因果律与先后次序依然严格成立,它剔除的只是那个“从未来滑向过去”的神秘推送机制。 - **流逝速度的同义反复**:反驳“时间以恒定速度流逝”只需追问其速率——若回答“每秒流逝一秒”,等同于声称“一米长度以每米一米延伸”,纯属没有解释力的语义套套逻辑(Tautology);若假设其相对于高级“元时间”流动,则会陷入无穷倒退。

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[53:42](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3222s) 意识为何只读一页?切片记忆与错觉

科幻作家布莱克·克劳奇(Blake Crouch)在小说《记忆旅行者》(*Recursion*)中曾给出一个块宇宙的文学化隐喻:“我们认为当下才是真实的,只是因为意识一次性只能访问人生的一个片段。”如果存在一个更高维度的观察者或神经构造迥异的地外文明,他们看到的将不是你正在实时打造的未来,而是一本早就写就摊开的书,而我们的大脑受限于生物结构,一次只能读其中的一页。

这就引出了块宇宙最难啃的硬骨头:既然一切时空早已陈列在此,为什么“我”只能体验到当下的这一页,而不是有一个灵魂沿着时间轴从 5 岁滑行到今天?物理与意识哲学给出的深层答案是:根本没有任何实体在时间轴上移动。5 岁时的你留在 5 岁的时空坐标,拥有当时的大脑神经状态;今天的你也留在此时的时空坐标,拥有今天的大脑神经状态。关键在于,今天的大脑状态中包含了一大簇指向过去的记忆痕迹,使得处于该切片中的意识天然地确信“我是从过去一路跋涉至此”。

这就好比游戏开发者设定了一个 30 岁的 NPC,为了让其真实,开发者仅用 0.1 秒向其代码中写入了长达 30 年的记忆。对外部开发者而言这只是一瞬间的数据导入,但对该 NPC 来说,他会坚定不移地认为自己实打实地度过了 30 年的风雨人生。在四维时空中,物理层面的记忆无非是特定时空点上神经元连接与电化学分布的静态构型;复制一个拥有相同神经元排列的大脑,它就会立刻产生“一路活到此刻”的全部生命体验。宇宙中没有连续滑行的意识飞船,只有无数个沿着时间线固态排开的意识切片,每一个切片因为携带着朝向单侧的记忆,而孤立地坚信自己在经历一场漫长的时间旅行。

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[57:44](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3464s) 时间之箭与玻尔兹曼的概率真相

尽管块宇宙在逻辑上闭合,人类仍必须面对最顽固的直觉拷问:如果过去与未来在物理几何上同样真实,为什么我们只能记得过去,却绝不可能记得未来?这就是著名的“时间之箭”(Arrow of Time)难题,而解开这把锁的钥匙正是被广泛讨论但也频繁被误读的概念——熵(Entropy)。

热力学第二定律常被通俗科普简化为“事物总会自发从有序变得混乱,就像房间越来越乱”。然而这种比喻无法进行严谨的物理量化,“混乱”与否往往掺杂了人类强烈的主观审美偏好,正如一副按同花排列的扑克牌与一副按顺子排列的扑克牌,仅凭感官根本无法裁定谁更“混乱”。在路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)奠定的统计力学中,熵具有精确的物理定义:它是某一宏观状态所对应的微观排列方式总数的度量,本质上是一个纯粹的概率游戏。

通过抛掷 100 枚硬币的模型可以直观理解熵的统计本质: - **宏观状态一(全为正面)**:微观排列只有唯独一种可能(每一枚硬币都必须是正面),对应的排列数极少,处于极低熵状态。 - **宏观状态二(50 正 50 反)**:微观组合方式繁多(正负交替、前半正后半反等均可满足),组合数学计算显示其可能的排列数高达约 $10^{29}$ 种(1 后面跟着 29 个 0)。

当把 100 枚硬币抛向天空,落地后呈现 50:50 附近的概率占据压倒性优势,而出现 100 枚全正面的概率小到几乎可以忽略。这背后并不存在某种有意志的“熵之神”在发力强行制造混乱,纯粹是因为在统计学上,对应宏观“均匀/混乱”的微观排列数量具有压倒性的统计学统治力。

同样的原理适用于经典的气体扩散实验。在被隔板切分的容器中,抽开隔板后气体分子铺满整个盒子的过程,就是系统自发朝向最大微观排列数演化的过程。分子在微观尺度上只是进行完全无序的经典碰撞,没有任何一个分子在刻意遵循宏观热力学定律;然而,全部气体分子碰巧同时挤在左半边这种宏观状态对应的微观构型极其罕见,而均匀分布对应的微观构型数量庞大到不可思议。在相空间中,低熵状态就像一座拔地而起的陡峭山峰,而高熵状态则是四周无边无际的大海;在山顶随机漫步,下一步几乎百分之百会跌入海中,而在海里无论怎么随机游走,系统依然处于汪洋大海之中。这正是系统达到最大熵平衡态的真相。

时间之箭的单向流动,根本上不是所谓“从整齐走向破败”,而是系统在统计规律支配下,“从概率极小的极特殊状态,不可逆地滑向概率极大的平庸状态”。在底层微观物理定律中,所有基本方程都是时间反演对称的,物理定律从未在动力学层面上禁止房间里的空气分子突然全部自发缩回左上角;它之所以从未发生,仅仅是因为其概率低到即使宇宙走到天荒地老也难以出现一次。正是在这种不可逆的概率洪流中,诸如杯子落地碎裂这类单向事件,为宏观世界刻下了不可磨灭的时间方向。

[01:02:41](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3761s) 倒放碎杯子的概率与记忆的物理本质

如果我们把玻璃杯掉在地上摔碎的过程录制下来,正着放给一个人看,倒着放给另一个人看,任何正常人都能一眼分辨出哪个是正放、哪个是倒放。倒放的画面极其诡异:地上的玻璃碎片会从四面八方腾空飞起,严丝合缝地拼接在一起,完好无损地跳回桌面上。在宏观世界里,这种现象在概率上几乎是绝对不可能发生的。这并非仅仅因为视觉上飞散的玻璃碎渣难以复原,而是因为在杯子碎裂的那一瞬间,声波早已耗散到了整个房间的每个角落,摩擦产生的热量渗入了地面,无数空气分子被撞击得四散奔逃。

要让杯子在纯粹的大自然随机演化中完美复原,并不只是让玻璃聚拢,而是要求整个环境进行分毫不差的倒放:四散的声波必须从房间各个死角精准汇聚回一个点,消散的热量必须完全逆流回裂纹处,数以亿万计的空气分子碰撞也必须全部逆向重演。只要其中极其微小的一个环节出现偏差,整个逆向演化就会彻底崩塌。

在梳理完时间和熵增的关系后,物理学便能正面回答那个看似荒谬却直击本质的问题:为什么人类只能记住过去,却无论如何也记不住未来?从物理本质来看,“记忆”就是一种物理记录。而所谓记录,无非是一个系统因为另一件事曾经发生过,而在此刻留下的物理相关性。恐龙化石是地球留下的记录,树木年轮是树木留下的记录,沙滩上的脚印是沙粒留下的记录,而大脑中某些特定神经元突触连接的改变,则是人类大脑所留下的记录。

```mermaid flowchart TD accTitle: 记忆与时间方向的物理机制 accDescr: 解释为什么物理记录与大脑记忆永远单向指向低熵的过去 subgraph Past ["低熵过去"] A["物理事件发生<br/>(踩下脚印 / 杯子落地 / 经历事件)"] end subgraph Present ["高熵现在"] B["高熵系统演化<br/>(沙粒位移 / 神经元突触重塑 / 碎片飞散)"] C["物理记录形成<br/>(沙滩脚印 / 大脑物理记忆 / 地面碎渣)"] end subgraph Future ["概率极低的未来"] D["倒放记录所需的极端初始条件<br/>(环境分子超精细倒流、脚印无端抚平)"] end A -->|"熵增演化(高概率)"| B B --> C C -.->|"逆向推演(概率近乎为零)"| D ```

记录之所以永远单向指向过去,是因为如果我们要“记住未来”,就必须存在一个倒放的版本,在大脑中完成这一物理记录的写入过程。然而,倒放的物理过程要求沙粒、空气分子以及人体在最初就处于一种精确到变态的特殊相关状态中,才能恰好演化出“沙滩上的脚印凭空消失、人倒退着走”这种概率低到可以忽略不计的事件。脑海中之所以无法浮现未来的画面,并不是宇宙有什么神秘法则禁止大脑窥探未来,而是因为未来的事件要在当前的脑组织里写下物理记录,其统计概率微小到可以忽略不计。我们所说的“过去”,恰恰就是那个已经在当前世界留下了大量物理记录、概率更大的方向;而“未来”,则是尚未在当前留下物理记忆、逆向记录概率极低的方向。

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[01:05:21](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3921s) 高熵的现在、大脑的幻觉与时间旅行的破灭

我们感受到的“时间在流动”,同样可以从这种物理记录中推导出来。想象眼前放着两张照片:第一张照片的桌上放着一个完好的玻璃杯;第二张照片里杯子已经碎了,地上满是玻璃渣。即使不观看整个坠落过程,光凭第二张照片中的痕迹,任何人都能够瞬间断定哪一张照片在前、哪一张照片在后。这是因为“高熵的现在”总是携带着“低熵的过去”所留下的确凿证据。

人类眼中所见的从来不是静态的变化,而是“带有方向的变化”。大脑同时接收到低熵的完好照片与高熵的破碎画面时,会自动在内部将它们按熵值进行排序,从而在大脑神经系统中构建出一种连续变化的流动感。更大胆一点说,这种对于时间流逝的强烈感受,本质上是大脑所构造出来的一种认知幻觉,这便是我们头脑中的“时间之箭”。

当然,这种将时间等同于记忆与熵增排序的观点,目前只是一种主流科学界认可且合理的理论推演,缺乏决定性的直接实验证据。但如果顺着这一假说继续往下推演,科幻作品中最令人着迷的“时间旅行”在物理上可能根本就不成立。通常理解的时间旅行意味着“回到过去”,但如果按照块宇宙的视角,过去、现在和未来早已像一张画卷一样平铺在桌面上,那么客观上根本不存在所谓可以被“返回”的过去。人类的大脑和记忆就像是一只渺小的小虫子,只能在这张既定的画布上沿着特定方向缓缓蠕动;哪怕真能移动到某个点,也无非是重新经历一次既有的物理状态和记忆,绝非穿越时空。

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[01:07:38](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4058s) 被逐一推倒的时间直觉:时间到底是什么?

回顾整场探讨,从手机屏幕上跳动的一秒钟出发,人类原本根深蒂固的时间常识被一路逐个推倒: - **牛顿的宇宙总钟被推倒了**:宇宙背后并不存在一个均匀流淌的绝对时间。 - **共享的“现在”被推倒了**:每个人切开四维时空面包的角度和速度不同,各自所定义的“当下”截然不同。 - **“过了多久”的时长直觉被推倒了**:时间如同空间中的位移路程,不先标明世界线的具体路径,所谓的时间流逝长短就毫无意义。 - **“时间正在流逝”的主观感受被推倒了**:客观外界可能根本没有流淌的时间,流动的感受仅仅存在于大脑内部,与记忆和熵增交织在一起。 - **块宇宙作为终极理论浮现**:过去未曾真正消失,未来也并非虚无缥缈,既没有绝对的现在,也没有时间的流淌。

当所有这些熟悉的直觉属性被层层剥离之后,“时间到底是什么”这个看似最简单的问题,依然没有得出最终答案。如果时间依然存在,它必定是一种远比人类直觉想象中更加神秘、诡异的存在。当前科学界中,时间问题被牢牢卡在物理学、神经科学与哲学三者的交叉盲区之中,要想彻底揭开它的面纱,或许还需要全人类探索很多年。但这并非令人沮丧的无解,能够彻底抛弃旧有的直觉偏见并精准提出这些问题,本身就已经是科学认知上极其了不起的跨越。

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[01:09:34](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4174s) 哥德尔的旋转宇宙与爱因斯坦一生的追问

关于爱因斯坦,大众常引用他的一句话——“时间只是一种幻觉”。然而在真实的历史长河中,他对时间的追问远比这一句话要复杂和沉重得多。爱因斯坦并不是在一瞬间突然参透了时间,而是用尽整整一生都在同这个问题较劲。

晚年身处普林斯顿高等研究院的爱因斯坦,最常做的一件事就是与逻辑学家库尔特·哥德尔(Kurt Gödel)在林荫道上散步,两人一边踱步,一边深入讨论广义相对论与时间的本质。1949年,哥德尔在爱因斯坦七十岁寿辰之际,提出了一个著名的“旋转宇宙模型”。该模型完全符合爱因斯坦的引力场方程,但在那个数学解构成的宇宙中,存在着闭合类时曲线——某些沿着朝向未来方向持续前行的路径,在几何拓扑上竟然可以绕回过去。

这并非科幻小说的凭空臆想,而是直接从相对论引力方程中推导出的严密数学解。然而许多科普作品常常轻率地下结论称“相对论证明了时间旅行是可行的”,这种说法并不严谨。爱因斯坦本人极其清醒,他从未将纯粹的数学解直接等同于现实的物理世界。相对论方程拥有无数种数学解,就像黑洞解最终被天文观测所证实形成了科学闭环,但绝非每一个解都必然对应着真实的物理宇宙。爱因斯坦更为关心的,是能否通过更深层的物理法则、附加边界条件或实验观测,将这种允许时间逆流的极端离谱之解排除在外。

数学上能够写得出来,与自然界中是否真的能够发生,两者之间横亘着极其遥远的研究距离。爱因斯坦亲手拆毁了牛顿力学建立起来的时间直觉,却绝未盲目迎合任何天马行空的荒诞臆测。敢于拆解直觉是因为他对真理的诚实,而不轻易采信奇谈同样源于这种诚实。

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[01:11:18](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4278s) 写给贝索的信与时空深处的告慰

在爱因斯坦漫长的人生中,有一位极其关键的老朋友——米歇尔·贝索(Michele Besso)。两人相识于青年求学时期,不仅在学术探索上并肩作战,早年还一同在瑞士伯尔尼专利局共事。对爱因斯坦而言,贝索是极少数能让他在思想尚未成型、漏洞百出时,便毫无防备地全盘托出并反复切磋争辩的挚友。这份深厚的友谊从青年时代一直延续到暮年,几十年来通信从未间断,而“时间”正是他们一生通信中最核心、最放不下的母题。

爱因斯坦曾在信中与贝索深入探讨时间之箭的本质,将时间的方向性与热力学条件直接关联,并深刻指出人类主观上无比珍视的“现在”,在严谨的物理学定律中根本找不到任何客观对应的地位。

1955年3月,贝索与世长辞。3月21日,爱因斯坦给贝索的儿子和妹妹写去了一封慰问信。在信中,爱因斯坦写道:贝索只是比自己稍微早了一步,告别了这个奇怪的世界。紧接着,他写下了那段载入科学史册的文字:

> “相信物理学的人都知道一件事:过去、现在和未来是没有区别的。我们人类认为它有区别,只不过是一种顽固的幻觉而已。”

写完这封信后不到一个月,1955年4月18日,爱因斯坦也停止了呼吸。在日历上,这两位思考了一辈子的老朋友先后离去,仅仅相隔了不到一个月的时间。

这并不是临终前的神化寓言,爱因斯坦也绝不是在宣扬某种死后灵魂不灭的玄学。但在爱因斯坦深邃的相对论物理图景里,已经发生的事情并不会因为“过去”而在整个四维时空中被抹去。贝索与他在普林斯顿街头的每一次漫步、每一场激烈的学术争论、每一个未曾探讨完的深刻问题,都完好无损地锚定在四维时空的原有坐标上,永恒地存在着。那句被世人传诵的“顽固的幻觉”,是一位伟大的科学家用他终其一生最严肃的学问,向挚友的家人说出的最真挚的安慰:他并未彻底消逝,他只是停留在了我们此刻暂时无法涉足的时空深处。

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[01:13:46](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4426s) 结语与致谢

主播在影片最后坦言,探讨至此终于松了一口气,这期节目是他迄今为止对“时间”这一奇特存在最为深入的一次反思与系统梳理。在最初策划这期复杂且烧脑的内容时,原本曾打算将其制作成付费节目以“贴补家用”,但录制完成后,还是决定将其完全免费公开,让所有热爱科学与哲学的观众都能共同参与对这一迷人话题的探讨。主播感谢所有听众的陪伴,并期盼喜欢本期内容的观众能够将其转发分享或给予打赏支持。

## Notable quotes > [05:49](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=349s) 时间究竟是什么?如果没人问我,我知道;如果有人问我,我想解释,我却一无所知。 — 圣奥古斯丁

> [05:49](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=349s) 钟表从来不是时间的探测器,钟表本身只是一个物理过程;我们永远只是在用一种变化去比较另一种变化。 — 科学漫聊

> [09:11](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=551s) 如果原则上不存在任何可观测的物理后果,那么所谓“过去了一亿年”就纯粹是观察者脑海中额外生造出来的一个无意义数字。 — 科学漫聊

> [35:00](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2100s) 你的头比你的脚老得更快 — 科学漫聊

> [42:07](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=2527s) 时间变慢并不是当时的真实体验,而是记忆事后编造的一个故事。 — 大卫·伊格曼

> [53:42](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3222s) 我们认为当下才是真实的,只是因为意识一次性只能访问人生的一个片段。 — 布莱克·克劳奇

> [01:02:41](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=3761s) 我们所说的“过去”,恰恰就是那个已经在当前世界留下了大量物理记录、概率更大的方向;而“未来”,则是尚未在当前留下物理记忆、逆向记录概率极低的方向。 — 科学漫聊

> [01:09:34](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4174s) 时间只是一种幻觉 — 阿尔伯特·爱因斯坦

> [01:11:18](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c&t=4278s) 相信物理学的人都知道一件事:过去、现在和未来是没有区别的。我们人类认为它有区别,只不过是一种顽固的幻觉而已。 — 阿尔伯特·爱因斯坦

## Mentioned 科学漫聊, 递归(记忆旅行者), 中国科学院国家授时中心, 国际计量局, 协调世界时 (UTC), 圣奥古斯丁, 艾萨克·牛顿, 戈特弗里德·莱布尼茨, 自然哲学的数学原理, 阿尔伯特·爱因斯坦, GPS (全球定位系统), 美国国家标准与技术研究院 (NIST), 大卫·伊格曼 (David Eagleman), Nature Human Behaviour, 布莱克·克劳奇 (Blake Crouch), 路德维希·玻尔兹曼 (Ludwig Boltzmann), 库尔特·哥德尔 (Kurt Gödel), 普林斯顿高等研究院, 米歇尔·贝索 (Michele Besso)

## Video description 加入频道会员,第一时间观看新内容,并享受会员专属无广告版影片。你的支持将直接帮助我持续创作! 👉 立即加入:https://www.youtube.com/channel/UCMpdDePtwZ6Zr3-IewEOQUg/join 我们每天都在看时间,却很少认真想过一个问题:时间到底是什么?

钟表真的在测量时间吗?为什么一秒是铯原子的 9,192,631,770 次振荡?宇宙中是否存在一只所有人共享的「总时钟」?如果过去、现在和未来并没有我们想像中那么明确,那么我们感受到的「时间正在流逝」,又究竟来自哪里?

这期影片,我们从原子钟一路聊到牛顿、莱布尼茨和爱因斯坦,从同时性的相对性、世界线、双生子佯谬,再进入大脑、记忆、块宇宙和时间之箭。最后回到那个看似最简单,却至今没有最终答案的问题:

时间,到底是什么?它真的存在吗? 00:00 时间到底是什么? 05:49 钟表真的在测量「时间」吗? 09:11 牛顿、莱布尼茨与时间之争 13:25 爱因斯坦打破了宇宙的「统一时间」 27:30 世界线与双生子佯谬 37:31 我们为什么能感觉到时间流逝? 48:23 块宇宙:过去、现在和未来是否同时存在? 57:44 时间之箭:为什么时间只能向前? 音乐素材: Cinematic Background Music - The_Mountain 来源:Pixabay 音频文件 ID:487010 许可:Pixabay Content License

Music: Cinematic Background Music by The_Mountain Source: Pixabay Audio File ID: 487010 License: Pixabay Content License

[Source](https://www.youtube.com/watch?v=wghRM59IE-c)

中文简报

爱因斯坦理论瓦解绝对时钟 现代物理指时间流动纯属大脑认知幻觉 客观物理世界中过去与未来在四维块宇宙中完整并存,人类感知的时间单向流动仅是大脑根据微观状态演化留下的物理记录所编造的记忆排序。 节目系统性地解构了人类对“时间在客观均匀流逝”的常识直觉。主讲人指出钟表并非在测量“时间流”,而只是在对比物理变化;相对论则彻底打破了全宇宙共享的“绝对同时”与统一时钟,将时间还原为四维时空中的世界线长度。随后,内容从神经科学视角揭示主观时间流速与记忆编码的紧密绑定,并引入“块宇宙”模型,阐明过去、现在与未来可能客观并存。最后,视频通过统计力学中的熵增解释了时间之箭的概率本质,指出主观的流逝感极可能是大脑利用高熵记忆编织出的认知幻觉。 物理钟表与原子钟本质上并非探测“时间流”的感应器,而仅是利用稳定的物理周期(如铯-133原子的9,192,631,770次振荡)横向比对其他物体的变化。 (3:47) 狭义与广义相对论彻底打破了牛顿的绝对时钟;GPS系统每天必须修正狭义相对论(-7微秒)与引力时间膨胀(+45微秒)导致的共计+38微秒净时间差,否则每天会积累超11公里的定位误差。 (35:00) 神经科学实验证明,危急时刻的“子弹时间”并非大脑生理帧率提升,而是肾上腺素激增导致海量细节被强制写入记忆,大脑事后根据信息密度反推并放大了主观时长。 (42:07) 块宇宙模型将时间视为与空间平等的四维坐标;时间之箭并非源于神秘的单向流动,而是系统走向高概率平庸微观态的热力学与统计学必然,记忆也只能记录留下物理痕迹的低熵过去。 (48:23)

Reading summary

节目从物理学、认知神经科学与哲学角度拆解时间的本质,指出客观物理世界并不存在独立流淌的绝对时间总钟;所谓时间的单向流动与绝对“现在”,主要是相对论时空几何、热力学统计概率与人类大脑记忆机制共同构建的认知产物。 计时本质:从铯原子基准到牛莱之争 (2:00) 国际度量衡将1秒严格定义为铯-133原子基态两超精细能级间跃迁辐射振荡9,192,631,770个周期,这一数值是人类为接续历史“天文秒”(平太阳日的1/86,400)而人为设定的微观基准。钟表并非如温度计般能被动探测名为“时间”的独立实体,它本身仅是一个物理变化过程;人类计时本质上是在用一种物理变化对照度量另一种物理演化。 这印证了莱布尼茨对牛顿“绝对时间容器论”的驳斥。牛顿主张即便宇宙空无一物,时间仍自顾自均匀流逝;而莱布尼茨的关系论指出,脱离物质变化的时间毫无物理意义。莱布尼茨派提出的“宇宙冻结思想实验”表明,若全宇宙粒子暂停一亿年后原样解冻,物理上不存在任何可观测差异,证明缺乏物理后果的“绝对时间流逝”只是无意义的人造概念。 相对论时空几何:同时性消解与世界线 (13:25) 爱因斯坦通过闪电思想实验颠覆了牛顿力学中的绝对时间基准。由于光速恒定,不同运动参考系的观测者对两地事件是否“同时”会得出不同且均符合物理定律的结论,因果律仅能保证类时事件的先后顺序。仙女座悖论更表明,仅在地面改变行走方向,观测者所定义的“仙女座此刻”就可能跨越数天至数万年,宇宙不存在唯一的“现在切片”。 在四维时空中,物体经历的时长被几何化为沿世界线测量的“固有时间”。双生子佯谬中折返的弟弟实实在在地更年轻,源于其世界线的几何路径弯折。此外,广义相对论表明引力越强时间越慢,美国NIST在2010年证实将铝离子原子钟抬高33厘米即可测出走时变快(人一生头部比脚部快约90纳秒);GPS卫星每天因速度致慢7微秒、引力致快45微秒,净变快38微秒,若不依赖相对论公式实时校正,日定位误差将迅速累积超过11公里。 神经认知机制:大脑缝合出的主观流逝感 (37:31) 神经生物学研究表明,人体既不存在感知“时间粒子”的感受器官,大脑中也没有读取绝对时间的独立秒表。主观时间流逝感是大脑将视觉、听觉等各脑区处理延迟各异的信息,进行缓冲与对齐后“后期剪辑”出的合成产物。人类意识并非停留在零厚度的瞬间切片,而是驻留在具有2至3秒物理窗口的“似现在”中。 大卫·伊格曼2007年的自由落体实验证实,受试者在30多米高空坠落时,时间感知分辨率并未提高(未能看清超高频闪烁数字),但事后估算坠落时长却膨胀了近40%。2024年《自然-人类行为》的研究进一步证实,记忆深度与主观时长评估存在双向绑定:大脑根据记忆写入的密集程度反向推算时间跨度。幼年时期新奇体验编码密集,令人感觉一年漫长如纪元;成年后生活高度重复导致信息编码稀疏,因而产生时间飞逝的主观感受。 块宇宙与时间之箭:玻尔兹曼熵与单向记忆 (48:23) 狭义相对论对特权“现在”的否定,使物理学界倾向于接受“块宇宙”(永恒主义)图景:过去、现在与未来如四维长胶卷般完整陈列,事件具先后因果但并无整体的流动推进,生命在四维时空中表现为一条静止延伸的世界线。 针对为何人类只能记住过去而无法记住未来的质疑,玻尔兹曼统计力学指出,微观动力学方程完全具备时间反演对称性,“时间之箭”单向指向宏观概率极大(高熵)的状态。物理记忆本质上是系统间留下的物理相关性(如化石、足迹与突触重塑)。低熵向高熵演化具有压倒性的统计概率优势,而倒放记录则要求分子以近乎为零的概率超精密逆流。大脑对时间流逝的感知,本质上是在按熵增顺序排列包含记忆痕迹的物理状态。 数学解审慎与终极图景:从哥德尔到贝索信 (69:34) 爱因斯坦晚年并未轻易将数学可能性等同于物理现实。哥德尔在1949年提出的旋转宇宙模型虽然是广义相对论引力场方程的严密解,且在数学上允许闭合类时曲线(时间循环),但爱因斯坦始终对缺乏物理边界条件约束的逆流解保持审慎,致力于寻找物理机制将其排除。 然而在时空哲学层面,四维几何赋予了时间深沉的慰藉。1955年挚友米歇尔·贝索去世后,爱因斯坦在致信其家属时写道,过去、现在与未来的区分只是一种顽固的幻觉。在四维时空的客观图景中,发生过的一切并未随时间流逝而湮灭,而是作为固定坐标永久保留在时空结构深处。 目前关于时间的认知横跨理论物理、神经科学与统计力学。现代科学虽打破了绝对时间、普适当下及主观流速等直觉常识,但时间究竟是独立的基本实体还是由物质变化与意识涌现出的错觉,仍是尚未彻底解决的开放性科学谜题。

Source quotes

[5:49] 圣奥古斯丁: 时间究竟是什么?如果没人问我,我知道;如果有人问我,我想解释,我却一无所知。 [5:49] 科学漫聊: 钟表从来不是时间的探测器,钟表本身只是一个物理过程;我们永远只是在用一种变化去比较另一种变化。 [9:11] 科学漫聊: 如果原则上不存在任何可观测的物理后果,那么所谓“过去了一亿年”就纯粹是观察者脑海中额外生造出来的一个无意义数字。 [35:00] 科学漫聊: 你的头比你的脚老得更快 [42:07] 大卫·伊格曼: 时间变慢并不是当时的真实体验,而是记忆事后编造的一个故事。 [53:42] 布莱克·克劳奇: 我们认为当下才是真实的,只是因为意识一次性只能访问人生的一个片段。 [62:41] 科学漫聊: 我们所说的“过去”,恰恰就是那个已经在当前世界留下了大量物理记录、概率更大的方向;而“未来”,则是尚未在当前留下物理记忆、逆向记录概率极低的方向。 [69:34] 阿尔伯特·爱因斯坦: 时间只是一种幻觉 [71:18] 阿尔伯特·爱因斯坦: 相信物理学的人都知道一件事:过去、现在和未来是没有区别的。我们人类认为它有区别,只不过是一种顽固的幻觉而已。

Original transcript

[0:00] 这期咱们来碰一个我长期特别想聊 [0:03] 但是又不太敢聊的话题 [0:06] 也是因为前两期我们做了 [0:08] 一篇科幻故事叫做《递归》 [0:10] 简中世界也被翻译为《记忆旅行者》 [0:13] 这本小说的核心设定就是 [0:16] 时间与人类记忆之间千丝万缕的关系 [0:19] 似乎改变记忆就可以在 [0:20] 某种程度上改变时间线 [0:22] 那这期我们作为小系列的收口 [0:25] 就好好聊一聊时间这个话题 [0:27] 只不过这次我们不再聊科幻故事了 [0:29] 回到真实的物理世界 [0:31] 今天这一期本来计划 [0:32] 是做一期付费节目的 [0:34] 犹豫了一下 [0:34] 还是做成了免费 [0:36] 你可以先听到最后 [0:37] 如果觉得这一期我做的还不错的话 [0:40] 也可以用打赏的形式来鼓励我 [0:42] 我呢想先问你几个问题啊 [0:43] 你不用着急回答 [0:44] 先把疑惑埋在心里就好 [0:47] 你有没有想过 [0:48] 我们日常看的那个钟表 [0:50] 它真的是在测量时间吗 [0:52] 那它到底是怎么测量时间的呢 [0:55] 如果我们把整个宇宙里的一切 [0:57] 所有的东西按一下暂停键 [0:59] 我们给它冻结个1亿年 [1:01] 然后再解冻 [1:02] 那这1亿年没有任何的东西发生变化 [1:05] 它算是过去了吗 [1:07] 再问个问题啊 [1:08] 为什么小的时候我们过的一个暑假 [1:10] 漫长的像一整个时代 [1:12] 而现在的你就感觉一年 [1:14] 嗖的一下就过去了呢 [1:15] 你可能觉得这单纯是 [1:17] 心理学上的问题啊 [1:18] 但如果我告诉你 [1:19] 这不是心理学问题 [1:20] 而是涉及到意识和时间关系的本质呢 [1:24] 如果说时间它在哗哗 [1:26] 的向前流动这件事 [1:28] 物理学家告诉你说 [1:29] 那个流动可能只存在于我们的大脑里呢 [1:33] 这些问题啊 [1:34] 有的看起来像是在抬杠 [1:36] 有的看起来像是科幻的设定 [1:38] 但它们全都是正经的物理学和 [1:40] 神经科学吵了几百年的真问题 [1:43] 今天这期节目呢 [1:45] 我们就把它们一个一个的拆开 [1:47] 我提前剧透一下啊 [1:48] 这一趟走下来 [1:49] 你关于时间的一切直觉 [1:52] 它在流它有所谓的现在过去和未来 [1:55] 它对所有人都是公平的等等 [1:57] 这所有的一切可能都会保不住 [2:00] 好我们就从你身上最 [2:02] 不起眼的一个东西开始 [2:03] 现在请你低头看一眼 [2:05] 手机屏幕的右上角 [2:06] 或者是电脑屏幕的一角 [2:08] 不管那里显示的是几点几分 [2:10] 我想先问你一个 [2:11] 看起来特别简单的问题 [2:13] 这个时间它是从哪来的呢 [2:16] 你可能会说 [2:17] 这还用问吗 [2:18] 这是不是手机自己计时的吗 [2:20] 哎原来的老手机确实是这样的啊 [2:23] 但是自己校准时间的话 [2:25] 经常会和别人的时间对不上嘛 [2:27] 所以我们现在买来的手机 [2:29] 你开机第一件事呢 [2:30] 就是打开一个开关 [2:32] 让手机自动的和互联网校准时间 [2:34] 所以实际上 [2:35] 我们现在看到的大多数 [2:37] 显示的时间都来自于互联网 [2:39] 但是这样的说法对于咱们这样 [2:41] 的节目来说有点太笼统了啊 [2:43] 什么叫来自于互联网呢 [2:45] 它背后是什么样的机制在运作呢 [2:48] 解释一下啊 [2:49] 简单来说呢 [2:50] 你的手机连上网之后 [2:51] 会不停地去跟一些时间服务器对表 [2:55] 这些服务器再去跟更 [2:57] 权威的服务器对表 [2:58] 一层一层对上去 [2:59] 那总有最上面的一层嘛 [3:01] 最后对到的是 [3:03] 中国科学院国家授时中心 [3:05] 在陕西的西安临潼 [3:08] 那里有一批铯原子钟 [3:10] 是整个中国时间的源头 [3:12] 再往上全世界的原子钟会把各自的 [3:15] 数据汇总到国际的计量局 [3:18] 再加权平均 [3:19] 形成全人类的统一时间 [3:21] 也就是说 [3:22] 你屏幕右上角那个 [3:24] 看起来毫不起眼的数字 [3:25] 它的血缘可以一路追溯到 [3:27] 全世界最精密的一批机器上 [3:30] 那讲到这 [3:31] 我就忍不住想再接着往下刨了啊 [3:34] 好那些原子钟咱们说它们非常的准 [3:37] 它们可以权威的定义世界的时间 [3:40] 但是它们再准 [3:42] 也必须回答一个问题啊 [3:44] 它们是怎么知道一秒钟有多长的呢 [3:47] 答案呢是这样一个数字啊 [3:49] 今天全世界通行的1秒 [3:51] 它的定义是铯133原子 [3:54] 的一种特定的振荡 [3:56] 振荡多少次呢 [3:57] 振荡9,192,631,770个周期 [4:02] 这么长的一段时间就叫一秒 [4:04] 你可能觉得这个数怎么这么复杂啊 [4:07] 有0有整的呀 [4:08] 答案公布一下也没有那么神秘啊 [4:10] 这个数呢 [4:11] 它不是宇宙塞给我们的 [4:12] 而是我们硬塞给宇宙的 [4:15] 为什么这么说呢 [4:16] 如果你听过咱们前面有一期节目啊 [4:18] 名字比较长 [4:19] 叫春节有没有30 [4:21] 是谁定的 [4:22] 农历阳历哪个准 [4:23] 历法的真相里藏着宇宙的小脾气 [4:26] 我们就专门讲了人类的一年一个月 [4:29] 一天乃至一秒到底它是怎么一回事 [4:31] 怎么算出来的 [4:33] 那人类最符合直觉的东西呢是一天 [4:36] 我们日出而作 [4:37] 日落而息 [4:39] 一天就是地球自转一圈嘛 [4:41] 后来呢我们就把一天切成了24个小时 [4:44] 每小时再切成60分钟 [4:46] 每分钟60秒 [4:47] 于是呢一秒它就是一天的1/86,400 [4:52] 不过后来进入工业时代 [4:54] 天文学家发现这个 [4:55] 地球的自转它并不稳 [4:57] 有的时候会变慢 [4:58] 有的时候会抖动 [4:59] 如果拿地球当做钟 [5:01] 那这个钟本身就在晃啊 [5:03] 得出的时间差就不太能接受了 [5:05] 于是呢 1967年 [5:07] 全世界干脆换了个思路 [5:09] 咱们不拿地球当中了 [5:11] 去找一个足够稳定的小东西来接班 [5:14] 那最后呢 [5:15] 就选中了这个铯133原子 [5:17] 让它振荡9,192,631,770次 [5:22] 那为什么是这么一个有整有零的数呢 [5:25] 啊没有别的原因 [5:26] 就是为了跟原来的那个天文秒 [5:28] 也就是一天的1/86,400 [5:31] 它能严丝合缝的对上 [5:33] 所以你可以这么说 [5:35] 我们没有发现1秒等于91亿多次振荡 [5:39] 我们是先有了一秒这个 [5:41] 几百年传承下来的遗产 [5:43] 然后呢我们找到了铯原子对它说 [5:45] 麻烦你了啊 [5:46] 替我们把这把尺子保管好 [5:47] 别弄丢了 [5:48] 这件事呢 [5:49] 让我想到了一个更有意思的问题 [5:52] 我们平时觉得 [5:53] 那钟表嘛 [5:54] 它就是一个测量时间的仪器 [5:56] 跟秤测量质量 [5:58] 温度计测量温度好像是一样的 [6:01] 但是仔细想一想 [6:02] 这个类比它好像站不住 [6:04] 我们看看温度计啊 [6:06] 温度计它为什么能测温度呢 [6:08] 因为温度真的作用于这个温度计了 [6:12] 温度高了 [6:12] 水银膨胀 [6:13] 电阻会发生变化 [6:15] 辐射变强 [6:16] 那温度计实际上它是一个探测器 [6:18] 它在被动的接收那个被探测的对象 [6:22] 也就是温度发来的信号 [6:24] 但是测量时间的原子钟呢 [6:27] 它是在等着某种叫做 [6:28] 时间的东西从身边流过然后滴 [6:32] 啊滴的一声 [6:33] 检测到一个时间粒子吗 [6:35] 不是的 [6:36] 它只是自己在那里振荡振荡振荡 [6:39] 没有一种叫做时间的 [6:40] 东西在推着它振荡 [6:42] 它也不是在感应时间 [6:44] 我们所做的全部的事情 [6:46] 就是拿它当做一个参照 [6:48] 从事件a到事件b [6:50] 它震了多少次 [6:51] 我们就说这段时间有多长 [6:54] 换句话说 [6:55] 如果你仔细想一想的话 [6:57] 钟表它从来不是时间的探测器 [7:00] 钟本身它是一个物理的过程 [7:02] 我们是拿一个变化去数 [7:04] 另外一个可能存在的变化 [7:07] 如果你仔细琢磨这里面的含义 [7:09] 就会感觉到有一种不对劲 [7:11] 我们以为自己一直在测量时间 [7:13] 实际上自始至终我们只是在怎么说呢 [7:17] 比较变化 [7:18] 地球转了多少 [7:20] 心脏跳了多少下 [7:21] 原子震了多少次 [7:23] 我们手里握着的从来就只有这些 [7:25] 然后拿它们之间互相比来比去的 [7:28] 我们别说看不到摸不到时间了 [7:30] 我们连测量都没有测量过时间 [7:34] 所以时间它到底是什么呢 [7:37] 1,600年前 [7:38] 奥古斯丁在忏悔录里写 [7:40] 过一句特别有名的话 [7:42] 他说时间是什么呢 [7:44] 如果没人问我我知道 [7:47] 如果有人问我 [7:48] 要我解释的话 [7:49] 我反而不知道了 [7:50] 这句话过了快2,000年 [7:52] 还不过时 [7:53] 时间是我们每天用的最顺手 [7:55] 也测的最精准的物理量 [7:58] 但我们依然说不清它到底是什么 [8:00] 我们甚至都说不清它到底存在不存在 [8:04] 你可能会觉得这也不算什么 [8:05] 因为物理学里面类似的事情也很多 [8:08] 有一大堆我们看不见摸不着的东西 [8:10] 对吧比如说引力 [8:12] 牛顿可以算出来引力 [8:14] 但是他自己搞不清引力背后的机制 [8:17] 再比如说量子力学能把实验 [8:19] 结果预测到小数点后10位 [8:21] 但是量子力学里的 [8:23] 波函数它到底是什么 [8:24] 至今还是在吵 [8:25] 这些都没有问题 [8:27] 但时间这个东西好像 [8:29] 比它们都还要极端 [8:30] 因为对引力和波函数 [8:32] 我们至少知道自己在 [8:34] 争论一个什么东西 [8:36] 而对时间 [8:37] 你越仔细去想 [8:38] 就会越发现 [8:39] 我们连它到底是不是一个东西 [8:42] 都没有答案 [8:43] 如果你听到这里 [8:44] 甚至没有觉得有点奇怪 [8:46] 可以再仔细琢磨琢磨啊 [8:48] 升起这个问题意识 [8:49] 我们没有用钟表测量时间 [8:51] 没有时间在钟表上 [8:53] 作用了什么这样一件事 [8:55] 你甚至可以说 [8:56] 我们给某一种感受取了一个名字 [8:59] 我们把这种感受叫做时间 [9:03] 听到这你可能觉得我在胡扯了啊 [9:05] 撇开人类的感受 [9:06] 客观的时间不也一直在那吗 [9:09] 哎真没那么简单 [9:11] 这个还真的是一场持续了200年的争论 [9:14] 这场争论的两位主角 [9:16] 一位是牛顿 [9:17] 一位是莱布尼茨 [9:20] 牛顿的立场其实跟你我 [9:21] 今天的直觉是一模一样的 [9:23] 他在自然哲学的数学原理 [9:25] 这本书里写的明明白白啊 [9:27] 他说有一种真正的数学上的时间 [9:31] 它不依赖宇宙里的任何东西 [9:33] 它自顾自的均匀的流逝 [9:36] 钟表只是对它的测量 [9:38] 测的准不准那是你的事 [9:39] 但是这个时间它是 [9:41] 照样均匀地向前流动的 [9:43] 翻译成咱们的大白话就是 [9:45] 就算宇宙里什么都没有 [9:47] 没有太阳 [9:48] 没有原子 [9:48] 没有人类没有钟 [9:50] 时间本身也依然在那里 [9:52] 滴答滴答的往前走 [9:54] 啊其实这里用滴答滴答也是错误的啊 [9:56] 因为滴答滴答是钟表的声音 [9:58] 而不是时间的声音 [9:59] 时间它是什么声音呢 [10:02] 坦白讲我第一次读到这段话的时候 [10:04] 心里觉得这不是废话吗 [10:06] 时间当然在流逝啊 [10:07] 那不然呢 [10:08] 但是牛顿的老对手莱布尼茨 [10:11] 他持有另外一种完全不同的看法 [10:14] 时间不是一个独立存在的容器 [10:17] 它更像是事物变化之间的关系 [10:20] 他认为如果宇宙里什么都不变化 [10:23] 那时间这个词就没有意义 [10:25] 这两派可以说吵了几百年啊 [10:27] 史称实体论和关系论之争 [10:31] 哲学家吵架你懂的 [10:32] 公说公有理 [10:33] 婆说婆有理 [10:34] 咱们作为小卡拉米谁也听不懂 [10:36] 但是这场架里有这么一个思想实验 [10:38] 到今天还在用 [10:40] 我来讲给你 [10:41] 现在请你想象一下 [10:42] 我们整个宇宙突然冻结了 [10:45] 所有的原子停止运动 [10:47] 所有的场停止变化 [10:49] 当然我们所有的大脑都停止思考 [10:51] 所有的粒子都停在原地 [10:53] 一切物理状态完完全全凝固了 [10:57] 然后宇宙在这个状态下持续了 [11:00] 比如说1亿年 [11:01] 1亿年之后 [11:02] 宇宙原地解冻 [11:04] 从完全相同的状态继续运行 [11:06] 那么问题来了 [11:08] 我们假设是保持了1亿年 [11:10] 但是谁能作证这1亿年真的过去了呢 [11:14] 或者说 [11:15] 这1亿年对于谁来说它是1亿年呢 [11:18] 你找不到任何人 [11:19] 因为在冻结期间没有 [11:21] 任何东西发生变化 [11:22] 在冻结之后也没有留下任何痕迹 [11:26] 没有任何的实验可以 [11:27] 分辨下面两个宇宙 [11:28] 宇宙a是冻结之后立刻恢复的 [11:31] 或者说干脆就没有冻结的 [11:33] 宇宙b是冻结了1亿年再恢复的 [11:36] 没有实验可以分辨这 [11:37] 两个宇宙之间的区别 [11:39] 所以莱布尼茨他就会站出来说 [11:41] 既然原则上都没有任何办法能分辨 [11:44] 那这两个宇宙它根本就不是两个宇宙 [11:47] 你嘴里那个1亿年 [11:49] 只是你额外塞进去描述的一个数字 [11:52] 它没有任何的物理后果 [11:54] 所以它也就没有任何的物理意义 [11:56] 那听到这 [11:57] 你可能会有点不服气啊 [12:00] 它测不出来 [12:00] 不代表没有发生啊 [12:02] 这个恰恰就是关系 [12:04] 论者他们观点的核心 [12:06] 他们说的不是什么1亿年过去了 [12:09] 只不过没人测得出来 [12:10] 他们说的是 [12:11] 只要如果原则上只要 [12:13] 不存在任何的物理差别 [12:15] 那就没有人可以认为 [12:17] 真的发生了一件事 [12:18] 这个就等于是从根本上发起攻击了 [12:21] 它攻击的是时间独立 [12:23] 存在这个信念本身 [12:25] 如果你觉得冻结宇宙 [12:27] 这个设定太科幻了 [12:29] 那莱布尼茨还准备了 [12:30] 一个更优雅一点的版本 [12:32] 他说啊假设把宇宙里发生的 [12:34] 所有的事情原封不动的 [12:37] 咱们整体往后推迟一秒 [12:40] 每件事都晚一秒发生 [12:41] 除此之外完全相同 [12:43] 如果牛顿是对的 [12:44] 宇宙的背后有一条绝对的时间线 [12:47] 那么原来的宇宙和晚了一秒的 [12:50] 宇宙应该显然是两个不同的宇宙 [12:52] 好莱布尼茨就说了 [12:54] 请问不同在哪呢 [12:56] 任何观察者看到的东西都完全一样 [12:58] 任何实验的结果都完全一样 [13:00] 任何两件事之间的关系也完全一样 [13:03] 那多出来的那个晚一秒 [13:05] 到底是个什么事实呢 [13:07] 你看来布尼茨他没有仪器啊 [13:09] 没有实验数据 [13:10] 他就坐在桌前 [13:11] 用一个纯粹的逻辑问题把人类 [13:14] 最根深蒂固的直觉逼到了墙角 [13:18] 因为这场架呢 [13:19] 他在哲学上吵了200年 [13:20] 还没有吵出结果 [13:22] 然后就被终结了 [13:24] 真正终结他的 [13:25] 还是咱们的大名鼎鼎的爱因斯坦同学 [13:28] 他呢 [13:28] 没有参与实体论和关系论这场辩论 [13:31] 而是干脆换了一个方向 [13:33] 他换的这个新方向的起点 [13:35] 是一个看起来很幼稚的问题 [13:37] 这个问题是 [13:39] 科学里面 [13:40] 咱们总说两件事可以同时发生对不对 [13:43] 那你是怎么知道什么叫同时发生的呢 [13:47] 这个问题幼稚吗 [13:48] 我们先来感受一下啊 [13:49] 它幼不幼稚 [13:50] 想象一下北京和上海 [13:52] 咱们各放一盏灯 [13:54] 现在我和你说 [13:55] 这两盏灯是在同一个时刻亮起来的 [13:58] 听起来好像没有问题对吧 [13:59] 但是你认真想一下 [14:01] 你凭什么这么说呢 [14:02] 你不可能一只眼睛盯着北京 [14:04] 另一只眼睛盯着上海 [14:06] 你站在任何一个地方 [14:08] 看到远处那盏灯亮起来 [14:10] 都要等光跑一段路传到你的眼睛里 [14:13] 对吧所以两个远处的事件同时发生 [14:17] 从来都不是你肉眼直接看到的事实 [14:20] 它必须依赖一个前提 [14:22] 这两个地方的钟是怎么对上的 [14:24] 在牛顿体系里 [14:26] 这个问题有一个天然的答案 [14:28] 宇宙背后有一个绝对的时间 [14:30] 咱们先别说这个时间 [14:31] 我们能不能对得上啊 [14:33] 它肯定有这样一条绝对的时间线 [14:35] 北京的钟和上海的钟 [14:37] 理论上都可以对准那只 [14:40] 看不见的宇宙的总钟 [14:42] 我们今天的技术做不到 [14:43] 不代表那个钟不存在 [14:45] 这是牛顿的观点 [14:46] 但爱因斯坦说的是不对 [14:48] 不是我们暂时找不到那只总钟 [14:51] 是物理学根本不需要 [14:53] 也不允许那样一只总钟的存在 [14:56] 诶你可能觉得奇怪啊 [14:58] 爱因斯坦那个时代做不到 [14:59] 但是我们今天不还是天天在做吗 [15:02] 咱不是一开始就说了 [15:03] 我们的手机总是在和 [15:05] 互联网上的时间保持校准吗 [15:07] 那以这个时间为准 [15:09] 我和上海的朋友不就可以约定 [15:11] 今天上午8点准时开会了吗 [15:14] 如果你觉得不对劲 [15:15] 哎恭喜你发现了一个很关键的问题啊 [15:18] 我们先往下听 [15:19] 一会我会回来解释这个问题 [15:21] 为了让你真正感受到 [15:22] 这件事有多么的反直觉 [15:24] 我们来因斯坦本人设计过 [15:26] 的那个著名的思想实验 [15:28] 这个实验值得展开了慢慢讲啊 [15:30] 因为后面很多的结论 [15:32] 都是从这长出来的 [15:33] 咱们给这个实验起个名字 [15:35] 叫做闪电悖论 [15:36] 请你想象一列火车 [15:38] 这列火车很长 [15:40] 它在往前跑 [15:41] 速度非常的快 [15:42] 正在铁轨上向右开 [15:45] 我们可以想象铁轨上 [15:46] 也就是地面上啊 [15:47] 不动的铁轨上有两个点 [15:49] a点在左面 [15:51] b点在右面 [15:52] 有一个m点正好位于a b两个点的正中间 [15:56] 好现在某一个瞬间 [15:58] a和b同时被闪电击中 [16:01] 哎咱先别较真 [16:02] 你怎么知道同时啊 [16:03] 我们马上就会回来处理这个问题 [16:05] 我们先定好规矩 [16:07] 就是a和b同时被闪电击中 [16:09] 那么站在铁轨 [16:11] 也就是地面不动的铁轨中间点m [16:14] 那个人 [16:15] 他看到来自a和b的闪电光 [16:17] 是同时达到他这里的 [16:19] 他离a和b的距离相等 [16:21] 光速又一样 [16:22] 所以他合理的判断a和b [16:24] 两道闪电是同时发生的 [16:26] 好那现在我们再把视角呢 [16:29] 放到那个飞速疾驰而过的火车上面 [16:32] 那上面也坐了一个人 [16:34] 诶火车上也坐着一个人啊 [16:36] 在闪电发生的那一刻 [16:38] 他正好经过铁轨的中点m [16:41] 诶你可能会想啊 [16:42] 他也在正中间 [16:43] 那他不是应该也同时看到两束光吗 [16:46] 这里就是关键了 [16:48] 闪电发生之后 [16:49] 光从a和b两地向中间传播 [16:52] 但是这个火车它还在往前跑啊 [16:54] 没有停下来 [16:55] 我们假设这个火车是在往右开啊 [16:57] 就是往b点那个方向开 [16:59] 所以火车上这个人 [17:01] 他正在迎向从b传来的那束光 [17:03] 同时正在远离从a传来的那束光 [17:07] 所以结果就是b方向的光先到达他 [17:10] 而a方向的光呢 [17:12] 后到达他 [17:13] 于是火车上的人就会得出结论 [17:15] b那边的闪电先发生 [17:17] a那边的闪电后发生 [17:19] 你可能想说 [17:20] 哎这个判断不客观呀 [17:22] 这只能说明两束光到达他的时间不同 [17:25] 不能说明闪电发生的时间不同啊 [17:28] 他只是坐着的车在动 [17:30] 被光追上有先有后而已 [17:32] 这个是视觉效果 [17:33] 谈不上事实 [17:35] 但其实我们说观察者看到了什么 [17:37] 只是为了帮助你理解啊 [17:39] 实际上在这个思想实验里 [17:41] 火车上那个高速运行的观察者 [17:43] 他不是靠一双眼睛 [17:45] 不是靠肉眼的 [17:46] 他有一整套属于火车参考系的钟 [17:50] 火车上的每一节车厢 [17:51] 都放着这样一只钟 [17:52] 并且按照火车系自己的规律同步好了 [17:56] 然后我们问的就不是说 [17:58] 这个人的肉眼什么时候看到光 [18:00] 而是在火车参考系来看 [18:03] a处闪电发生的那一瞬间 [18:05] a处的钟显示几点 [18:07] 在b处闪电发生的那一个瞬间 [18:09] b处的钟显示几点 [18:11] 啊具体的过程有点复杂 [18:13] 我们就不说了啊 [18:14] 答案和我们的肉眼看到是一致的 [18:16] 仍然是两个时刻是不同的 [18:19] 也就是说 [18:20] 这个不是来不来得及看到的问题 [18:22] 它也谈不上光的传播延迟造成的错觉 [18:25] 真相就是不同的参考系 [18:28] 对于远处的钟怎么同步这件事 [18:30] 有各自不同的规则 [18:32] 同一个宇宙铁轨系 [18:34] 也就是地面上不动的那个标准系 [18:36] 把它理解成了a b同时 [18:39] 火车系呢 [18:40] 把它切成了b先a后 [18:42] 这两种切法都完全符合物理规律 [18:45] 什么叫切法呢 [18:46] 我们后面会说啊 [18:48] 这个思想实验 [18:49] 它引出了牛顿和爱因斯坦 [18:51] 真正思想分家的那个点 [18:54] 在牛顿的世界里 [18:55] 我们可以想象火车上的人判断错了 [18:57] 地面上的人判断对了 [18:59] 为什么呢 [19:00] 因为背后有一个更高的判断 [19:02] 也就是绝对时间 [19:03] 就像两个人的手表不一样 [19:05] 我们可以一起去国家授时中心去对表 [19:08] 总有一个真正的答案嘛 [19:09] 但是狭义相对论里 [19:11] 没有这个最终的裁判 [19:13] 铁轨系说同时 [19:15] 火车系说b先a后 [19:17] 双方都是按同样的 [19:18] 物理定律计算出来的 [19:20] 双方也都没有错 [19:22] 不存在一只藏起来的上帝手表告诉你 [19:25] 其实铁轨上那位才是对的 [19:27] 这个就是相对论所谓 [19:28] 的同时性的相对性 [19:31] 不过呢咱们需要补充一下 [19:33] 防止你滑向另外一个极端 [19:35] 很多人会以为相对论是 [19:36] 说谁先谁后都是看心情 [19:38] 怎么说都行 [19:39] 其实不是这样的啊 [19:40] 如果事件a发生之后 [19:42] 一束光可以从a跑到b [19:45] 比如说我先按开关 [19:46] 然后灯后亮 [19:47] 只要a和b之间有因果关系 [19:50] 注意啊是有因果关系 [19:52] 那么全宇宙所有的观察者 [19:54] 不管他怎么运动 [19:55] 都会同意按开关是在前的 [19:57] 灯亮是在后的 [19:59] 也就是因在前果在后 [20:01] 只不过这个先后的时间 [20:03] 间隔可能会有一些争议 [20:04] 但是因果本身的先后是被 [20:07] 光的传播速度限定死的 [20:09] 这个谁也翻不了案 [20:10] 所以真正可以你说先我说后的 [20:13] 只有那些远到连光都来不及 [20:16] 在两者之间跑一趟的事件 [20:18] 而这样的两个事件在限定的 [20:20] 时间里还来不及互相影响 [20:23] 它们的先后就不会牵扯任何的因果 [20:26] 这里如果有点晕就不要理他 [20:28] 我们只是说明一下 [20:29] 相对论是没有打破因果律的 [20:31] 好那我们回到刚才留下的一个问题啊 [20:34] 为什么我们生活的现代的真实的 [20:36] 世界不像爱因斯坦说的那么奇怪呢 [20:39] 我们不是每天都在联网 [20:41] 自动校准手机的时间吗 [20:43] 我们不是随时可以和 [20:44] 上海的朋友约好啊 [20:45] 比如说今天晚上8点准时上线开黑吗 [20:49] 对我们今天确实拥有一个 [20:51] 大家都能用的统一的时间 [20:53] 但是它并不是爱因斯坦 [20:54] 意义上的绝对的上帝的时间 [20:57] 你和上海的朋友说唉 [20:59] 今天晚上8点一起上线 [21:00] 这个完全没有问题 [21:02] 因为我们人为建立了一套 [21:03] 非常精密的共同计时坐标系 [21:07] 我们的手机电脑基站服务器还有GPS [21:10] 最后都可以追溯到类似UTC [21:12] 这样的统一时间标准 [21:14] 北京的手机显示20:00 [21:17] 上海的手机也显示20:00 [21:20] 我们就把这两个事件定义为同时 [21:23] 诶关键在于这句话的最后几个字啊 [21:25] 是我们把它们定义为同时 [21:29] 但注意这不是宇宙告诉我们 [21:31] 这两件事在某种绝对意义上 [21:34] 它就是同时发生的 [21:35] 还是回到爱因斯坦的实验 [21:37] 我和上海的那个朋友可以 [21:39] 约定这个时间叫做8点 [21:42] 但如果有另外一个观察者 [21:43] 他以很高的速度相对于地球运动 [21:46] 他会不会也认为北京和上海 [21:48] 这个两个8点是同时发生的呢 [21:51] 答案是不一定 [21:53] 就跟刚才火车的实验是一样的 [21:55] 而且这种效应还会被放大 [21:57] 因为飞船飞得比火车快嘛 [21:59] 那么在飞船自己的惯性系里 [22:01] 它可能计算得到北京的灯先亮 [22:04] 上海的灯稍后才亮 [22:06] 而另外一艘反方向飞的船 [22:08] 则可能认为上海先亮 [22:10] 北京后亮 [22:11] 三个人的钟都没有坏 [22:13] 这个根本不是网络延迟造成的 [22:15] 是他们对于远方现在是什么 [22:18] 时刻这句话的定义本来就不同 [22:21] 这也就是相对论特别反直觉的地方啊 [22:25] 那我们现实生活中 [22:26] 之所以感受不到这种差异 [22:28] 或者说没有受到影响 [22:29] 主要还是因为我们运动的速度 [22:32] 相对于光速来说实在是太慢了 [22:34] 我给你算一下啊 [22:35] 如果有一个人他坐在每小时 [22:37] 300公里高速运行的火车上 [22:40] 他和远在上海在地面 [22:42] 上的朋友联网打游戏 [22:44] 也就是说他们两个人的相对速度啊 [22:46] 是每小时300公里 [22:48] 那他们之间打游戏总有网络延迟嘛 [22:50] 这个网络延迟可能有30毫秒 [22:53] 那这个网络延迟效应 [22:55] 它比它们两个相对 [22:57] 运动带来的相对论效应 [22:59] 这个时间差要大得多 [23:01] 大多少呢 [23:02] 要大1亿倍 [23:03] 所以他们可能最多 [23:04] 只能感受到网络延迟 [23:06] 但是压根感受不到 [23:07] 相对论带来的时间差 [23:09] 第二个原因就更有意思了 [23:11] 是我们的全球时间系统 [23:13] 其实它已经偷偷的把 [23:15] 相对论效应给算进去了 [23:16] 因为GPS卫星的计时系统本身 [23:19] 就会受到相对论的影响 [23:21] 这个我们后面还会说啊 [23:22] 所以在某种意义上可以说 [23:25] 现代社会的校准时间系统 [23:27] 它不是证明爱因斯坦错了 [23:29] 而是说 [23:30] 现代社会之所以可以假装牛顿是对的 [23:33] 是因为工程师已经在后台替我们 [23:36] 把爱因斯坦的理论给算进去了 [23:39] 好那我们回到爱因斯坦 [23:40] 关于同时性的思想实验 [23:42] 我们要把这个结论推到 [23:43] 一个更反直觉的现实里去 [23:45] 比如说我们挑一个很远的地方 [23:48] 仙女座星系距离我们大约有250万光年 [23:52] 我们今天可以通过望远镜看到它 [23:54] 但是看到的它是250万年前的样子 [23:57] 因为从它发出来的光走到 [23:58] 我们的眼睛里花了250万年嘛 [24:01] 那你可能会问一个 [24:02] 看起来挺合理的问题 [24:03] 说我不问我看到的这个是什么 [24:06] 我问的是仙女座 [24:08] 此时此刻正在发生什么 [24:10] 在牛顿的世界里 [24:11] 这个问题有客观的答案 [24:13] 哪怕我们要等到250万年之后才能验证 [24:17] 它也存在一个事实 [24:18] 此时此刻的仙女座 [24:20] 正在发生某件特定的事对吧 [24:23] 这个是符合我们直觉的 [24:24] 但是在相对论里 [24:26] 此刻是完全依赖于你的运动状态的 [24:30] 地球和仙女座之间 [24:31] 隔着巨大的空间距离 [24:33] 只要你稍微改变一下自己的运动状态 [24:35] 比如说你站起来朝不同的方向走两步 [24:38] 那么你定义出来的那个与我 [24:40] 此时此刻同时的仙女座的事件 [24:43] 就会发生巨大的漂移 [24:45] 可能会漂移到仙女座的过去 [24:47] 也可能会漂移到它的未来 [24:49] 这不是说你走两步就真的把 [24:52] 仙女座的事实给改变了啊 [24:54] 而是说仙女座的哪一件事 [24:57] 配合你的现在算同一时刻 [24:59] 这个问题宇宙是没有 [25:01] 给出唯一的答案的 [25:03] 科学家特别喜欢用一个 [25:04] 比喻来帮你理解这件事啊 [25:07] 你可以把四维的时空呢 [25:09] 想成一整条面包 [25:11] 牛顿认为这条面包 [25:12] 只有一种正确的切法 [25:14] 就是垂直的切下去 [25:16] 每一刀切下去 [25:17] 你就可以看到整个宇宙在 [25:19] 同一个时刻是什么样子的 [25:20] 就是这一刻的横截面 [25:22] 但是爱因斯坦说 [25:24] 不同运动状态的观察者 [25:26] 他们会用不同的角度去切这条面包 [25:29] 你只要稍微运动 [25:31] 切面包的刀子就会稍微一倾斜 [25:34] 那么越是遥远的宇宙里 [25:36] 它被切出来的所谓的此时此刻 [25:38] 就和你静止不动的 [25:40] 此时此刻是完全不一样的 [25:42] 没有任何一种切法被大自然盖了章 [25:45] 说这就是唯一正确的切法 [25:47] 那么讲到这 [25:48] 我们可以清点一下 [25:49] 爱因斯坦他到底摧毁了什么 [25:52] 他摧毁的是牛顿式的绝对的时间 [25:55] 具体来说呢 [25:56] 是两件我们从小就默认的事 [25:58] 第一是所有人共享一条时间流 [26:01] 第二对宇宙里任意两件事 [26:04] 总存在一个绝对的答案 [26:05] 它们是同时 [26:06] 还是谁先谁后 [26:08] 顺便说一句啊 [26:09] 很多人以为爱因斯坦 [26:10] 干掉了牛顿的绝对时间 [26:12] 就等于宣布莱布尼茨赢了 [26:14] 敌人的敌人就是朋友了 [26:16] 也没有那么简单啊 [26:17] 因为爱因斯坦后来 [26:19] 给出的广义相对论里 [26:20] 时空自己会弯曲 [26:22] 会产生涟漪 [26:23] 也就是说 [26:24] 无论是牛顿还是莱布尼茨 [26:26] 都认为时间是一个舞台 [26:29] 宇宙里所有的东西都在舞台上表演 [26:31] 他们只是争论这个 [26:33] 舞台到底是什么样的 [26:34] 但是在他们看来 [26:35] 这些表演是不可能 [26:37] 反过来影响舞台本身的 [26:39] 而广义相对论证明时间它不是背景 [26:42] 只要时间存在 [26:43] 当然存在或者不存在这个事呢 [26:45] 我们还是要暂时画个问号啊 [26:47] 只要它存在 [26:48] 就一定会是一个能弯 [26:50] 能跟物质互相影响的这么一个东西 [26:53] 你也很难像莱布尼茨说的 [26:55] 它只是物质变化关系的一个记录本 [26:59] 所以说牛顿的舞台被拆了 [27:01] 但是莱布尼茨也没有等来他的加冕礼 [27:04] 这场300年的战争 [27:06] 最后以一种谁也没想到的方式 [27:08] 它被消灭掉了啊 [27:09] 不重要了 [27:10] 那我们的节目刚刚开始啊 [27:11] 还要继续 [27:12] 我们暂时不再拘泥于时间的定义 [27:15] 而是去看另外一个也很奇怪的东西 [27:17] 而这个东西其实 [27:18] 更贴近我们的日常感受啊 [27:20] 也就是过了多久这件事 [27:23] 它也开始变得不客观了 [27:25] 要讲清楚这件事 [27:26] 我们要介绍一个我这期 [27:28] 节目里非常喜欢的概念 [27:30] 叫做世界线 [27:31] 不太好懂啊 [27:33] 但是如果你一旦想 [27:34] 明白了它是个什么样子 [27:35] 就会洞察很多的事情 [27:37] 比如说你今天早晨在家 [27:40] 上午出门 [27:41] 下午呢在公司 [27:42] 晚上又回到家 [27:43] 如果只画空间上的轨迹 [27:45] 那就是这样一条线 [27:47] 家到公司再到家 [27:49] 但是如果你把时间也加到坐标系里来 [27:52] 你不是说此刻在家 [27:54] 此刻在公司 [27:55] 一个一个瞬间的蹦 [27:57] 你是在四维时空里注意啊 [27:59] 四维的时空就是三维的 [28:01] 空间加上一维的时间 [28:02] 在这个时空里 [28:04] 你从出生到此时此刻是 [28:07] 连续不断的画出了一条轨迹 [28:09] 这条轨迹就叫你的世界线 [28:13] 不太好理解是吧 [28:13] 我们尽量说的好理解一点啊 [28:16] 普通空间里的一条线 [28:18] 它的位置是随着空间变化的 [28:20] 四维空间里的世界线 [28:22] 是你整个的生命 [28:23] 它既随着空间变化 [28:25] 也随着时间变化 [28:27] 这条线画出来的 [28:28] 是你整个的生命 [28:30] 所有的时刻 [28:31] 它们对应的空间位置 [28:33] 连起来的一条连续的曲线 [28:35] 你的世界线从你出生 [28:37] 那一刻的时空点开始 [28:39] 一直延伸到死亡的那一刻的时空点 [28:42] 这条线上的每一个点 [28:44] 你可以理解成对应一个事件 [28:46] 这个事件就是在这个时刻 [28:48] 你在空间的这个位置 [28:50] 不存在脱离世界线的你 [28:52] 你所有的过去现在 [28:54] 全部都写到这条线上了 [28:56] 如果你还是不太理解 [28:57] 咱们可以想象一个长长的 [28:59] 像肉虫子一样的东西啊 [29:01] 这个肉虫子上 [29:02] 每切下一刀 [29:03] 你看到的横截面都是一个完整的你 [29:06] 在一个位置这样的一个结果 [29:08] 啊每切下一刀就会看成一个你 [29:10] 每切下一刀就会看成一个你 [29:12] 也就是说 [29:13] 这条肉虫子是在一条长长的 [29:15] 时间线上的无数的你构成的 [29:18] 如果在虫子的头部切下去 [29:20] 你看起来是婴儿时代的你 [29:22] 虫子的尾部切下去 [29:23] 是一个老年时代的你 [29:25] 这么说是不是稍微好理解一点了啊 [29:27] 所以你的整个一生就是 [29:30] 四维时空里的一条线 [29:32] 哪怕在空间里你就是静止不动 [29:35] 你就是坐在这 [29:36] 但是因为你在时间上是向前移动的嘛 [29:38] 所以在四维时空里不动的你 [29:41] 也是画出一条笔直的直线 [29:43] 那么你可以想象 [29:45] 如果你在空间里是原地打转 [29:47] 原地转圈 [29:48] 那么在四维的时空里 [29:49] 你画的不是一个圆 [29:51] 而是一条向前的螺旋线 [29:53] 好世界线大概是一个什么东西 [29:55] 你能理解之后 [29:56] 它马上就可以帮我们 [29:58] 解决一个著名的难题 [30:00] 这个难题就是相对论 [30:02] 带来的双生子佯谬 [30:04] 诶首先给不太了解的小伙伴 [30:06] 介绍一下比较基础的背景啊 [30:07] 咱们不细说 [30:09] 就是说在相对论里面 [30:11] 一个东西它跑得越快 [30:12] 时间在它身上过得就越慢 [30:15] 如果它跑的速度接近光速 [30:17] 那时间在它身上就几乎停止了 [30:19] 好那我们来看这个双生子佯谬啊 [30:22] 假设有一对双胞胎 [30:24] 哥哥呢留在地球 [30:25] 弟弟坐上了接近光速的 [30:27] 飞船出去兜了一圈再回来 [30:29] 这地球上的哥哥掐指一算 [30:31] 你看弟弟运动得那么快 [30:33] 我都没有动啊 [30:34] 那根据相对论 [30:35] 弟弟的钟变慢了 [30:36] 也就是说弟弟变老的慢了 [30:39] 那么等弟弟回来 [30:40] 理论上啊 [30:41] 就应该是弟弟比哥哥看起来更年轻 [30:44] 注意啊我们虽然说哥哥是弟弟 [30:45] 只是为了便于分开 [30:46] 他们是双胞胎 [30:47] 出发之前年龄是一模一样的 [30:49] 好但是我们在想 [30:51] 这个运动是相对的呀 [30:53] 你可以说弟弟离开了地球上的哥哥 [30:56] 反过来弟弟也可以理直气壮地说唉 [30:59] 明明是你和整个地球 [31:01] 在高速的离我远去啊 [31:03] 所以也可以理解成 [31:04] 我没有动 [31:05] 是你和整个地球一起在高速运动 [31:08] 那要慢也是你的钟慢 [31:10] 哥哥会变老的更慢啊 [31:12] 那么问题就来了 [31:13] 到底是谁慢呢 [31:15] 第一次接触这个问题的人 [31:16] 几乎都会马上被转晕啊 [31:18] 而破解它的钥匙就是一句话 [31:21] 只要两个人永远不重逢 [31:23] 谁慢这个问题就根本不成立 [31:26] 为什么呢 [31:27] 因为比较远处那只钟此刻是几点 [31:31] 我们先要规定什么叫做此刻 [31:33] 对吧而前面我们已经知道了 [31:35] 你和他对此刻的切法是不一样的 [31:39] 你们根本就没有在看同一件事 [31:41] 所以也吵不出结果了 [31:43] 但是问题就出在下面 [31:44] 如果两个兄弟重逢 [31:46] 那就不一样了 [31:47] 两个人重新站在一起 [31:48] 两块钟摆在眼前 [31:50] 没有什么所谓的远处的 [31:52] 此刻的争议 [31:53] 只要是年头足够长 [31:55] 谁变老得更快 [31:56] 那也是一拍两瞪眼的 [31:58] 不能糊弄对吧 [31:59] 那这个时候的结果是什么呢 [32:01] 我们直接说啊 [32:03] 结果非常明确 [32:04] 是飞出去的弟弟老的变慢了 [32:07] 哥哥的钟走了10年 [32:09] 弟弟的钟可能只走了6年 [32:11] 回来之后是弟弟更年轻 [32:13] 不是弟弟感觉更慢啊 [32:14] 而是实实在在的差异 [32:16] 两个人重新碰头之后 [32:18] 他们回忆起来 [32:19] 真实经历所过的所有 [32:21] 的时间就是不一样的 [32:23] 弟弟的心跳次数细胞代谢衰老的程度 [32:26] 全部都少了4年 [32:27] 回来之后弟弟本人就是真的更年轻 [32:31] 好那凭什么呢 [32:33] 哥哥觉得弟弟在动 [32:34] 弟弟觉得哥哥在高速运动 [32:37] 最后凭什么是弟弟更年轻呢 [32:39] 那网上标准答案通常会告诉你啊 [32:41] 因为弟弟有起飞有回落的过程 [32:44] 所以他有加速和减速的过程 [32:46] 嗯这个话不能算错啊 [32:48] 但是其实他没有讲到根 [32:50] 真正的答案是两个人从告别 [32:53] 这个事件走到重逢这个事件 [32:56] 他们在四维时空里走的是 [32:58] 两条完全不同的世界线 [33:00] 哥哥走的那条几乎是 [33:01] 一条平直的惯性轨迹 [33:04] 而弟弟那条呢 [33:05] 他要出去要转弯要回来 [33:08] 还拐了一个大弯 [33:09] 而不同的世界线各自积累的时间 [33:13] 咱们在物理上叫固有时间 [33:15] 就会不同 [33:16] 最后比的其实就是两条世界线的长度 [33:20] 讲到这我猜你可能会不理解 [33:22] 我们给你换一个理解的方式啊 [33:24] 看能不能把这件事从 [33:25] 玄学变成你理解的常识 [33:28] 比如我问你 [33:29] 从北京到上海有多远呢 [33:31] 这个问题其实没有办法直接回答对吧 [33:34] 你得先问走哪条路 [33:36] 高铁是一个长度 [33:37] 高速公路是另外一个长度 [33:39] 如果咱们绕着中国兜一圈再过去 [33:42] 那肯定又是另外一个长度 [33:44] 起点和终点都相同 [33:45] 路程不同 [33:47] 里程数就不同对吧 [33:48] 那前面相对论告诉我们的 [33:50] 是同一件事的时间的版本 [33:52] 从告别到重逢过了多久啊 [33:55] 这个问题同样不是完整的 [33:57] 你得先问沿着哪条世界线呢 [34:00] 哥哥的那条世界线用了10年 [34:03] 弟弟的那条世界线用了6年 [34:06] 你发现关键了没有 [34:07] 当我们在世界线里 [34:09] 讨论物理变化的时候 [34:10] 我们把时间跟空间划归 [34:13] 成了同样一个坐标系 [34:15] 在空间里 [34:16] 我们是问隔多远 [34:18] 那么在时间和空间 [34:19] 放到一起的四维时空里 [34:21] 时间的差异 [34:22] 我们也不问隔多久 [34:24] 也是问隔多远 [34:26] 所以在四维的时空里面 [34:28] 没有多久这件事 [34:29] 只有长度这件事 [34:31] 那么路径不同 [34:32] 长度就不同 [34:33] 长度不同 [34:34] 时间就不同 [34:36] 这样说是不是好理解一点了 [34:38] 这个就是世界线能够帮助我们 [34:40] 理解双生子佯谬它最大的作用啊 [34:44] 所以你看时间这个东西 [34:45] 在相对论的体系框架里 [34:47] 它不再像一条全宇宙共享的河流 [34:50] 它越来越像是一个几何量 [34:52] 像是路程 [34:53] 不问路径就没有答案 [34:55] 那么时间会被运动速度影响 [34:58] 这还没有完 [34:59] 1915年爱因斯坦又把狭义 [35:01] 相对论升级成了广义相对论 [35:03] 给出了一个更反直觉的结论 [35:06] 引力会影响时钟的速度 [35:09] 不光是运动的速度了 [35:11] 连引力也能影响时间的流速了 [35:14] 这件事以前很难解释啊 [35:16] 但是感谢星际穿越这部电影啊 [35:18] 现在只要是看过电影的人全都知道 [35:20] 去引力极强的黑洞周围待上几个小时 [35:23] 外界就已经过去七八年了 [35:25] 这个就是引力改变时间的效应 [35:28] 而随着科技的进步 [35:29] 这种效应不用到黑洞边缘 [35:31] 我们在地球上就可以测量到 [35:33] 离地球越近 [35:35] 待得越低的地方 [35:36] 时间会过得越慢 [35:37] 这也就意味着一楼的 [35:39] 钟比30楼的钟走得慢 [35:42] 这个效应过去一直被 [35:43] 认为是理论上存在 [35:45] 实际上测不出来的那类东西 [35:47] 因为差异太小了 [35:48] 但是到了2010年 [35:50] 美国国家标准与技术研究院 [35:52] 造了两台铝离子的原子钟 [35:54] 精密是非常的高啊 [35:56] 然后把其中一台相对于另外一台呢 [35:59] 抬高了仅仅33厘米 [36:01] 哎就33厘米啊 [36:02] 还没有你的小腿高 [36:04] 结果呢高出去的那台钟真的 [36:06] 被测的走的更快了 [36:08] 他们还算了一笔账 [36:10] 如果有个人一辈子79年都 [36:12] 比另外一个人高出33厘米 [36:14] 那最后他比另外一个人会老出多少呢 [36:17] 答案是大概九十纳秒啊 [36:19] 1/9,000,000秒 [36:21] 所以啊下面这句话听起来像是段子 [36:23] 但是它在广义相对论的 [36:25] 意义上是千真万确的 [36:27] 这句话就是你的头比 [36:29] 你的脚老得要快一点 [36:31] 前面我们说啊 [36:32] 现代的GPS必须考虑相对论 [36:34] 说的就是这么个事 [36:36] GPS卫星可比我们这个头 [36:38] 和脚的高度差高多了啊 [36:40] 它悬在2万公里的高空 [36:42] 高速绕着地球旋转 [36:44] 它们身上的原子钟同时被 [36:46] 两种相对论效应在拉扯 [36:49] 第一种呢 [36:49] 是狭义相对论 [36:50] 卫星跑得快 [36:52] 钟呢会变慢 [36:53] 每天大概慢7微秒 [36:55] 第二种呢 [36:55] 是广义相对论效应 [36:57] 卫星离地球远 [36:59] 引力比较弱 [37:00] 钟呢会反过来变快 [37:01] 每天呢大概会快出来45微秒 [37:04] 那正负抵消了一部分 [37:06] 所以卫星上的钟每天会净快38微秒 [37:10] 诶你别小瞧这38微秒啊 [37:12] 因为光传播的很快嘛 [37:14] 38微秒对应的误差就是11公里开外了 [37:17] 那如果工程师假装相对论不存在 [37:20] 那GPS导航根本就没有办法用 [37:22] 基于GPS的所有的时间同步也都会乱套 [37:25] 所以GPS系统从设计的第一天开始 [37:28] 就把相对论修正写在算法里了 [37:31] 好现在节目过去差不多40分钟了 [37:34] 我们来暂停一下 [37:35] 看看我们原本最符合直觉的那个时间 [37:38] 我们这一路走来都拆掉了什么东西 [37:41] 你看宇宙的总时钟没有了 [37:44] 所有的地方共享的那个 [37:46] 现在的此时此刻没有了 [37:48] 统一的过了多久也没有了 [37:51] 连你脚底和头顶的时间都不一样了 [37:53] 物理学用了20年 [37:55] 可以说啊 [37:56] 把我们以为客观无比的 [37:57] 时间是拆的七零八落了 [37:59] 不过请你诚实的感受一下自己的内心 [38:03] 听完上面这些 [38:04] 你脑子里那个时间正在 [38:06] 哗哗的向前流逝的感觉 [38:08] 有一丝丝的动摇吗 [38:10] 没有吧对吧 [38:11] 我懂我也没有 [38:12] 明明理论上已经千疮百孔了 [38:15] 可是那个时间的 [38:16] 流逝感还是非常的顽固 [38:18] 像是焊死在我们的意识里一样 [38:20] 那问题可就来了 [38:22] 这个感觉它到底是从哪来的呢 [38:25] 我们再说的神秘一点 [38:27] 时间它和我们的意识 [38:29] 到底有什么关系呢 [38:30] 要回答这个问题啊 [38:31] 咱们得换一个战场 [38:33] 我们要离开物理系 [38:34] 去隔壁的神经科学系看一看 [38:37] 你看啊我们能看到红色 [38:39] 是因为外界有特定波长的光 [38:41] 我们的眼睛里有感光细胞 [38:43] 大脑里有视觉皮层 [38:44] 有一条完整的链路 [38:46] 你能听见声音 [38:47] 是因为空气震动刺激了你的耳蜗 [38:51] 每一种感觉背后都有这么一个 [38:52] 感受器在接收外界的某种刺激 [38:56] 那么请问时间是通过 [38:58] 什么刺激你的身体的呢 [39:00] 哼你答不上来 [39:01] 我也答不上来 [39:02] 科学家也没有找到 [39:04] 没有一种时间粒子在 [39:06] 源源不断的撞击某个时间受体 [39:09] 你的大脑里也没有一块脑区 [39:11] 啊像是秒表一样的滴答作响 [39:14] 等着意识去读数 [39:15] 我们的大脑里倒是能感受很多的节律 [39:18] 比如说神经的振荡 [39:20] 比如说心跳呼吸 [39:21] 啊甚至是昼夜的节律等等 [39:24] 我们大脑里面的纹状体 [39:25] 还有有小脑、海马、前额叶等等 [39:28] 都参与各种和时间有关的任务 [39:30] 但是我们要强调啊 [39:32] 很多系统都在规律运动 [39:34] 和有一个专门的时间器官 [39:36] 这是两码事 [39:38] 目前神经科学越来越倾向于认为 [39:40] 所谓的时间知觉 [39:42] 是我们的大脑把一系列的 [39:44] 感觉注意记忆动作这些系统 [39:48] 的信息给拼凑和推算出来的 [39:51] 它是一种兼职的工种 [39:53] 没有一个全职的部门 [39:55] 换句话说 [39:55] 我们从来没有感受过时间是流过的 [39:59] 你感知到的其实是嗯事情变了 [40:02] 刚才的事留下了记忆 [40:04] 接下来的事可以被预测 [40:06] 身体的状态在发生一些变化 [40:08] 然后我们的大脑把这些 [40:09] 原材料组织成了一种连续的体验 [40:12] 这种体验叫做时间在流逝 [40:15] 你还记得我们前面说的 [40:17] 莱布尼茨的那个问题吗 [40:18] 如果说世界没有任何变化 [40:20] 我们还能感知到时间吗 [40:23] 神经科学的回答是 [40:25] 至少就我们目前已知的机制 [40:27] 大脑感知时间的所有 [40:28] 的原料全都是变化 [40:30] 如果没有变化 [40:31] 就没有时间 [40:33] 好就算时间是拼出来的 [40:35] 就算每个人的 [40:36] 此时此刻的定义都不一样 [40:38] 但是至少我自己的现在 [40:41] 它还是铁板一块吧 [40:42] 我总是活在自己的现在这个瞬间里 [40:45] 这个总没错吧 [40:47] 唉还真的有错 [40:48] 我给你出一个题啊 [40:50] 比如说你听歌的时候 [40:52] 你听到的是一个个孤立的音 [40:55] 还是旋律呢 [40:56] 你听到的那个哆瑞咪 [40:58] 假设你的意识真的存在一个 [41:00] 无限薄的现在的那一个时刻里 [41:04] 那么当哆瑞咪的咪响起来的那一刻 [41:07] 哆和瑞已经永远的过去了 [41:09] 你的意识里应该永远 [41:11] 只存在那一个声音 [41:12] 一个音然后又一个音 [41:14] 而且这个音可能比咪还要短 [41:16] 它就是非常非常短的一个音 [41:19] 那你可能这辈子永远都听不到旋律了 [41:21] 对吗因为旋律这种东西 [41:24] 它本质上就是音符之间的关系 [41:26] 它必须横跨一段时间才能存在 [41:29] 但是显然你听到了旋律 [41:31] 这就说明你在听到咪的这一刻 [41:34] 哆和唻还在以某种形式 [41:37] 活在你当下的意识里 [41:39] 所以你的现在是有厚度的 [41:42] 我们再换个例子 [41:43] 比如说你此时此刻感到嗯阳光很明媚 [41:46] 或者月光很漂亮 [41:47] 窗外有草的芬芳 [41:49] 远处有虫子的叫声 [41:51] 这个此时此刻也不是真的此时此刻 [41:54] 因为你有这种感觉涉及 [41:56] 到的听觉嗅觉还有视觉 [41:58] 它们在我们的神经系统里面的 [42:00] 处理速度和传输速度都是不一样的 [42:03] 我们的意识总是先后 [42:05] 得到了不同感觉的信号 [42:07] 大脑是先后收到不同的信号之后 [42:09] 在经历了一段有长度的时间之后 [42:13] 做了一个事后整合的工作 [42:15] 然后骗了你 [42:16] 你感受到了一个综合 [42:18] 之后的所谓的此时此刻 [42:20] 哲学里管这个东西叫做似现在 [42:22] 我们自以为生活在 [42:24] 一个刀刃一样薄的瞬间 [42:26] 实际上意识是活在一个有 [42:28] 时间长度的窗口里的 [42:30] 有相关的研究认为 [42:31] 人类大约有两三秒的自然整合窗口 [42:35] 这大概就是你一口气能 [42:37] 同时感受到的那段时光 [42:39] 那我们为什么要较之于这件事呢 [42:42] 因为你仔细想一想 [42:43] 如果没有所谓的现在 [42:45] 那就没有所谓的你在时间里流逝 [42:49] 有的是什么呢 [42:50] 只有一个东西 [42:51] 就是你关于一段时间的记忆 [42:54] 强调一遍啊 [42:55] 对于你的大脑来说 [42:57] 没有时间这个东西 [42:58] 没有时间流逝的这种感觉 [43:00] 只有你的记忆 [43:02] 只有你关于一段时间的记忆 [43:04] 咱们来举一个例子啊 [43:06] 你肯定听过无数人描述过这种体验 [43:08] 就是出车祸的那几秒 [43:10] 或者从高处掉下去的那几秒 [43:12] 就是总之你的身体正在 [43:14] 经历非常的大的危险 [43:16] 这个时候世界突然会进入慢动作 [43:19] 就像电影里的子弹时间一样 [43:21] 平时很多看不清的细节 [43:23] 那一刻全都历历在目 [43:25] 于是呢就有这么一个很诱人的解释啊 [43:27] 说会不会危险关头 [43:29] 我们的大脑火力全开 [43:31] 处理速度飙升 [43:32] 平时可能处理的是30帧 [43:35] 危机时刻直接拉到300帧 [43:37] 所以时间看起来就变慢了 [43:39] 那这个能不能验证呢 [43:41] 能 2007年 [43:43] 神经科学家 [43:44] 大卫伊格曼决定验证这个说法 [43:46] 他设计了一个实验 [43:47] 还是挺简单粗暴的啊 [43:49] 他就是让受试者从30多米高的 [43:52] 地方不带任何的绳索自由落体 [43:54] 当然最后会掉进一个安全网里啊 [43:57] 同时呢受试者的手腕上绑着 [43:59] 一个很特别的显示装置 [44:01] 这个装置上面的数字 [44:03] 以极快的速度闪烁 [44:05] 快到正常情况下根本看不清 [44:07] 实验的逻辑就是 [44:08] 如果恐惧真的让大脑提速了 [44:11] 那么在下落的过程中 [44:13] 这些平时快到读不出来的 [44:14] 数字应该突然变得能读出来 [44:17] 结果呢结果就是一个都读不出来 [44:20] 人的所谓的时间分辨率没有提高 [44:23] 没有从30帧提高到300帧 [44:25] 但是呢 [44:26] 这个实验最妙的就是这个但是啊 [44:29] 事后这个实验让受试者 [44:31] 估计自己下落了多久 [44:33] 他们的估计比别人看到 [44:35] 的过程要长了一大截 [44:37] 大概长了接近40% [44:39] 也就是说 [44:40] 当下他们看到的时间没有变慢 [44:43] 但是当他们回忆这段时间的时候 [44:45] 却变长了 [44:47] 这个是怎么回事呢 [44:48] 伊格曼的解释就是 [44:50] 危机时刻 [44:51] 你的注意力拉满 [44:52] 你的肾上腺素飙升 [44:54] 大脑会把周围海量的 [44:55] 细节全都写到你的记忆里 [44:58] 等事情过去了 [44:59] 你回头一回忆啊 [45:00] 哎呦我的天 [45:01] 这段时间里居然塞了这么多事啊 [45:03] 那大脑掐指一算 [45:05] 反推出一个结论 [45:06] 那这段时间一定很长 [45:08] 才能塞进去这么多事 [45:10] 你明白了吗 [45:11] 所谓的时间变慢 [45:12] 可能根本就不是我们当时的体验 [45:15] 而是记忆事后给你编了一个故事 [45:19] 你当时并没有看到更多帧 [45:21] 而是后来回忆的时候 [45:22] 那段时间的内容量变大了 [45:24] 所以它显得很长 [45:26] 我再重新说一遍这句话啊 [45:28] 当你的记忆内容量变多了 [45:30] 时间对你来说就会显得很长 [45:33] 这个发现揭示了一件非常重要的事情 [45:36] 我们平时说的我感觉这段时间很长 [45:39] 其实是混着两个完全不同的东西 [45:41] 当下感觉它有多长 [45:43] 和后来记得它有多长 [45:45] 这两件事是可以分开的 [45:47] 当下的煎熬和回忆的漫长不是一回事 [45:50] 2024年发表在自然人类行为 [45:53] 上面有这么一个研究啊 [45:55] 这个研究就把记忆和 [45:57] 时间感更深的捆绑在一起了 [45:59] 研究者让受试者看 [46:01] 一堆自然场景的图片 [46:03] 实际上客观来说 [46:04] 每张图片呈现的时间都是完全一样的 [46:07] 然后让他判断每张图放了多久啊 [46:09] 就是播放的时间有多长 [46:11] 结果发现 [46:12] 越是容易被记住的图片 [46:14] 就会判断为放得更久 [46:16] 更有意思的是 [46:17] 反过来也成立 [46:18] 就是那些主观上感觉 [46:20] 被播放了很久的图片 [46:22] 之后也会更容易被记住 [46:23] 这是双向绑定的 [46:25] 这就说明 [46:26] 体验时间的长短和往 [46:28] 记忆里塞了多少东西 [46:29] 可能是同一套算法 [46:31] 不是时间先客观的流过去 [46:33] 大脑再决定记不记 [46:34] 而是说记住了多少东西 [46:37] 直接参与了你认为它 [46:39] 过了多久这个判断 [46:40] 如果你稍微上了点年纪 [46:42] 肯定会有类似的感受啊 [46:43] 就是我们小的时候时间好像过得很慢 [46:47] 长大之后呢 [46:47] 那一年过得跟一个月似的 [46:49] 这些实验也就回答了这种感受 [46:52] 因为小的时候记忆的内容量很大 [46:55] 你第一次上学 [46:56] 第一次坐火车 [46:57] 第一次去海边 [46:58] 脑子里每天都在疯狂的写新的记忆 [47:01] 而现在的我们呢 [47:02] 就是起床上班工作吃饭刷会手机睡觉 [47:06] 每一天都高度重复 [47:07] 大脑根本就懒得记 [47:09] 于是同一个假期 [47:10] 小时候回忆起来漫长的 [47:12] 像是整个一个时代一样 [47:14] 而现在的假期回忆起来 [47:15] 就是嗖的一瞬间就过去了 [47:17] 所以严肃的说 [47:19] 大脑不仅会扭曲我们对时间的感知 [47:22] 甚至我们可以激进一点的去假设 [47:24] 大脑它参与构造了 [47:26] 我们对时间的体验本身 [47:28] 所以原来最符合直觉的假设是这样的 [47:31] 就是外面有一个真实的时间 [47:33] 我们的大脑呢 [47:34] 有的时候会被迷惑会搞错 [47:37] 但是我们这一路走过来 [47:39] 这些研究指向的是另外一个方向 [47:41] 也许压根就不存在一个时间的感官 [47:44] 负责忠实的读取外界的时间 [47:47] 我们的大脑拿到的原料 [47:49] 没有所谓的真实时间的感知 [47:51] 它只有变化 [47:52] 只有节律 [47:53] 只有记忆和预测 [47:55] 然后大脑把这些揉成了一团 [47:57] 组织成了过去现在未来 [48:00] 组织成了时间正在流动的错觉 [48:03] 那么如果第二个假设是对的 [48:05] 如果时间正在流逝 [48:07] 它就是大脑的错觉 [48:09] 那么跟着来的问题就有点吓人了 [48:12] 我们体验到的那条时间之河 [48:14] 它在物理世界里真的存在吗 [48:17] 还是说那条河从来就不在外面 [48:20] 它只在我们的脑子里呢 [48:23] 好现在摆在我们面前的有 [48:25] 两种关于时间的假设 [48:26] 一种假设来自于我们大家 [48:28] 都更熟悉的默认的世界观 [48:30] 哲学上叫做现在主义 [48:33] 只有现在是真实存在的 [48:34] 过去已经不存在了 [48:36] 未来呢还没有到来呢 [48:38] 现实就像是一条不断 [48:39] 向前推进的扫描线 [48:41] 扫到哪里哪里就是现实 [48:44] 而另外一个假设是一个 [48:46] 听起来疯狂的多的图景 [48:48] 叫做块宇宙 [48:49] 一块两块的块 [48:51] 或者呢叫做永恒主义 [48:53] 他的意思就是过去现在未来 [48:55] 全都在那 [48:56] 全都摊在那了 [48:58] 第一次听到这个说法 [48:59] 几乎所有人的反应都是 [49:01] 这不可能啊 [49:02] 未来明明还没有发生啊 [49:04] 但是咱们先别着急拒绝 [49:05] 你跟我一起做一个想象啊 [49:07] 我们还是来到前面那个四维时空 [49:10] 你现在人在上海 [49:12] 你会因为自己在上海 [49:13] 就说北京不存在吗 [49:15] 当然不会对吧 [49:16] 北京在那 [49:17] 纽约也在那 [49:18] 只不过他们位于你之外的别的位置 [49:21] 块宇宙做的事就是把这个 [49:23] 空间的直觉给它推广到时间上 [49:26] 1985年2026年2085年 [49:29] 他们的关系就像上海北京纽约 [49:32] 谈不上谁存在谁不存在 [49:34] 只是位置不同而已 [49:36] 你的人生在这个图景里 [49:37] 不再是一段正在实时生成的视频 [49:41] 它更像是一卷已经拍完了 [49:43] 完整存在的胶卷 [49:45] 这个胶卷就摆在桌子上 [49:47] 出生的那一帧在那头 [49:49] 10岁的在那 [49:50] 你正在经历的此时此刻在那 [49:53] 80岁的你也在那 [49:54] 都在这个胶卷里面 [49:56] 我们还是可以用前面那个比喻啊 [49:58] 虽然有一点点奇怪 [49:59] 就是你是一个四维的长条状的生物 [50:02] 像一根很长很长的虫子 [50:04] 只不过它不是延伸在空间里 [50:06] 是延伸在空间加时间里 [50:09] 婴儿时期是这个虫子的一小段 [50:11] 老年呢又是一小段 [50:13] 这个画面一旦认真想 [50:14] 你就会引发一连串很奇怪的推论 [50:17] 比如说童年的你消失了 [50:19] 这句话他就站不住了 [50:21] 5岁时候的你 [50:22] 哪也没有去 [50:23] 就像你的左手没有因为 [50:25] 盯着你的右手而消失 [50:27] 它只是位于你的世界线的另一个位置 [50:30] 甚至死亡都变得很奇怪 [50:32] 他不再像是一个人在 [50:34] 宇宙中被彻底删除了 [50:36] 而更像是他的世界线 [50:38] 在一个地方终止了 [50:40] 从出生到死亡的整个四维 [50:42] 结构仍然是时空的一部分 [50:44] 仍然是一个长长的肉虫子 [50:47] 怎么说呢 [50:47] 这个念头我自己每次想到 [50:49] 都会觉得既安慰又有点恐怖那么 [50:53] 疯话说完了啊 [50:54] 咱们说一点正经的 [50:55] 物理学家凭什么会把这幅图景 [50:58] 当成一个严肃的话题去讨论呢 [51:00] 答案还是藏在狭义相对论里 [51:03] 还记得吗 [51:03] 相对论告诉我们 [51:05] 对于足够遥远的事件 [51:07] 哪些事和我的此刻相同 [51:09] 这个问题不同状态的 [51:11] 观察者是有不同答案的 [51:12] 而且没有一种答案被 [51:14] 大自然指定为唯一正确的 [51:16] 可是如果现在主义是对的 [51:19] 宇宙里就应该存在一个特殊的面 [51:22] 就是那个切面啊 [51:23] 存在一个特殊的切面 [51:25] 这个面就是所谓的真正的现在此刻 [51:28] 这个面上的东西存在 [51:30] 面后面的东西就是过去式了 [51:32] 它就不存在 [51:33] 面前面的东西还没有存在 [51:35] 那就请问了 [51:36] 到底哪个参考系切出来的那个面 [51:40] 才是真正存在的那一层所谓的现在呢 [51:43] 诶相对论没有办法回答了 [51:45] 它拒绝挑出一个最有特权的切面 [51:48] 这个就是块宇宙和相对论 [51:50] 之间那种天然的亲和力 [51:52] 只要你承认整个四维时空都是真实的 [51:55] 就根本不需要从里面 [51:56] 挑出一张唯一存在的 [51:58] 唯一正确的现在 [52:00] 这里我们要强调一下啊 [52:02] 块宇宙的理论呢 [52:04] 并不是说一切事情都同时发生 [52:06] 不是说恐龙灭绝 [52:08] 你出生一直太阳熄灭 [52:10] 这些事情都发生在同一个时刻 [52:12] 不是这个意思啊 [52:13] 他们之间的先后关系还是依然存在的 [52:16] 苏格拉底之死是早于你的出生的 [52:18] 这个没有问题 [52:20] 块宇宙拿掉的只有一样东西 [52:22] 就是那个神秘的时间流逝的过程 [52:26] 事件有先有后 [52:27] 这个没有问题 [52:28] 但是未来不断变成现在 [52:31] 现在又不断掉进过去的 [52:33] 这个向前推送的过程 [52:35] 在物理世界里其实是找不到对应物的 [52:38] 你可能会不服气啊 [52:39] 时间明明是在流逝啊 [52:41] 我能感觉到它以恒定的速度在往前流 [52:44] 好这就是个关键的表达 [52:46] 你来回答我 [52:47] 它以什么速度在流动呢 [52:50] 诶你可能会说什么速度啊 [52:52] 那就是每秒钟流动一秒 [52:55] 你品品这句话 [52:56] 这就像是说长度以每米 [52:58] 一米的速度延伸一样 [53:00] 是一句自指的 [53:02] 什么都没有说的同义反复 [53:04] 那能不能说我们的时间是相对于 [53:06] 另外一种更高级的元时间在流动呢 [53:09] 也可以但是那元时间又是以 [53:12] 什么速度在流动呢 [53:13] 是不是还需要元元时间呢 [53:15] 一路问下去就是无穷无尽没有底的了 [53:18] 块宇宙论者会摊摊手说你看 [53:20] 也许问题从一开始就错了 [53:22] 世界里面是有事件 [53:24] 有顺序的有间隔 [53:26] 也有因果 [53:27] 但是没有另外一个叫做流逝的东西 [53:29] 没有流逝也就没有流逝的速度 [53:32] 那个所谓流逝的东西 [53:34] 是我们的大脑感知造出来的 [53:36] 你可以说这是一种大脑的缺陷 [53:38] 它没有办法全局的 [53:40] 感知到这个摊开的图景 [53:42] 还记得前两期我们讲的克劳奇 [53:44] 那个记忆旅行者这本小说吗 [53:46] 这本科幻小说可以说啊 [53:48] 是我今年的个人最爱啊 [53:49] 顺便再安利一次 [53:50] 如果你没有听前两期节目 [53:52] 强烈推荐你去听一听 [53:53] 书里面有一句设定啊 [53:55] 几乎就是块宇宙的文学版 [53:57] 他说我们认为当下才是真实的 [54:00] 只是因为意识一次性 [54:02] 只能访问人生的一个片段 [54:05] 如果有一个更高维度的 [54:07] 观察者查看你的一生 [54:08] 或者不用更高维度的观察者 [54:10] 就是一个大脑结构和 [54:12] 我们不一样的外星生命体 [54:14] 他看到的不是你不断制造的未来 [54:17] 而是说整本书早就摊在那里了 [54:19] 我们只能一次读一页而已 [54:22] 不过这本书呢 [54:23] 还逼出了一个更烧脑的问题 [54:25] 那就是块状宇宙真正的 [54:27] 一个很难啃的硬骨头啊 [54:29] 他就是说 [54:30] 如果一切早就已经存在了 [54:32] 那我那个所谓的我 [54:34] 凭什么只能体验到 [54:36] 2026年此刻的这一页呢 [54:38] 为什么没有一个我从5岁滑到6岁 [54:42] 再滑到今天呢 [54:43] 这个问题真的很难回答啊 [54:45] 比较合理的答案可能是这样的 [54:47] 注意啊是可能 [54:49] 答案是说根本没有什么在移动 [54:51] 5岁的你就在那里 [54:53] 拥有5岁的大脑的状态 [54:55] 今天的你呢 [54:56] 在这里拥有今天的大脑的状态 [54:59] 关键在于今天的这个状态里 [55:02] 装满了一大坨指向过去的记忆 [55:05] 于是呢每一个你都天然地觉得 [55:07] 我是从过去一路走到这的 [55:09] 不是一个意识穿过时间 [55:11] 而是一串意识状态沿着时间线排开 [55:16] 它是摆在桌子上的 [55:17] 每个状态都带着一部分的记忆 [55:19] 每个状态都认为自己在旅行 [55:22] 如果不好理解的话 [55:23] 你再细品品啊 [55:25] 每一个时刻的你都不是 [55:27] 真的从过去一路走来的 [55:29] 你可以理解为每个时刻的你都是 [55:32] 被一下子塞进了过去所有的记忆 [55:35] 是这段记忆让你产生了一路走过来 [55:38] 经历过来的错觉 [55:39] 5岁的你只被塞入了1-5岁的记忆 [55:42] 所以那个时刻的他就会 [55:44] 认为他只经历了5年 [55:46] 如果还是不好理解 [55:47] 咱们再打个比方啊 [55:48] 你现在开发了一款游戏 [55:50] 游戏里面的主人公他有30岁了 [55:53] 你为了让这个游戏的主人公更加真实 [55:55] 给他写了一段30年记忆的代码 [55:58] 然后一下子塞到了那个 [56:00] 主人公的所谓的脑子里 [56:02] 对于你来说 [56:03] 编这段记忆可能花了半个小时 [56:05] 塞进去这段记忆可能只花了0.1秒 [56:07] 但是对那个主人公来说 [56:09] 他就感觉上就是实打实的经历了30年 [56:12] 而在我们现实的世界里 [56:14] 什么叫做被塞进记忆呢 [56:16] 这个也可以品一品啊 [56:18] 所谓的记忆其实无非就是大脑 [56:20] 一系列神经元的排列组合的方式 [56:22] 有一个假设啊 [56:23] 就是如果复制一个你的大脑 [56:25] 你那个复制的大脑中 [56:27] 所有神经元的排列组合的方式 [56:29] 都和你此时此刻的大脑一样 [56:31] 那么这个大脑里面就装着 [56:33] 过去几十年你所有的记忆 [56:35] 他的体验和你真的一路活 [56:37] 过来的体验是一模一样的 [56:39] 那么所谓记忆发生变化 [56:41] 在我们前面说的那个四维时空里面 [56:43] 你就可以理解为你大脑神经元的 [56:45] 排列组合方式在一路向前的变化 [56:49] 啊对不起 [56:49] 我又直觉的说出一路向前 [56:51] 和变化这样的字眼了啊 [56:53] 没有一路向前 [56:54] 没有变化 [56:55] 一切都摊在四维的时空里 [56:57] 只不过每个时空点那组 [56:59] 神经元的排列造就了那一刻 [57:01] 的大脑记得之前所有的记忆 [57:04] 之前要加一个引号啊 [57:05] 而不是之后所有的记忆 [57:07] 所以产生了一路活到今天的错觉 [57:10] 是不是有点烧脑啊 [57:12] 我觉得很烧脑啊 [57:13] 我第一次想明白这一层的时候 [57:15] 真的坐在那想了很久 [57:16] 也绕不出来 [57:17] 但是无论我怎么讲给你 [57:19] 你都会觉得我在用理论强压给你 [57:21] 因为理论他说的再对 [57:23] 我们都必须面对一个非常共同的感受 [57:27] 那个感受就是 [57:28] 哪怕这个理论是对的 [57:29] 哪怕这个猜测是对的 [57:31] 哪怕未来真的已经 [57:32] 被客观的被写下来了 [57:34] 被摊在桌子上了 [57:35] 那为什么他对我来说和 [57:37] 过去就是如此的不同呢 [57:39] 我们为什么还是只能记得过去 [57:42] 而不会记得未来呢 [57:44] 这个就是著名的时间之箭的问题 [57:47] 而回答这个问题的钥匙 [57:49] 是一个已经被科普讲烂了 [57:51] 也被很多科普讲歪了的概念 [57:53] 这个概念就叫做熵 [57:55] 这个概念在我们的节目 [57:56] 里已经出现了很多次了 [57:58] 如果你稍微关注一点科学的话 [58:00] 肯定也听过很多次 [58:01] 大概的意思就是时间总是 [58:03] 向着熵越来越大的方向流动 [58:05] 而熵就是混乱的程度 [58:08] 它背后就是雷打不动 [58:09] 的热力学第二定律 [58:10] 那如果这些你都听过 [58:12] 我们就不再做二次科普了 [58:13] 咱们在这直接上强度啊 [58:15] 我们要先拆掉那个最流行的说法 [58:18] 这个说法是熵就是混乱的程度 [58:21] 房间越来越乱 [58:22] 所以熵增加 [58:24] 这个比喻呢 [58:24] 咱们研究时间入门可以 [58:27] 但是用它来深究是不行的 [58:29] 因为乱啊 [58:30] 这个词是一个人的主观评价 [58:33] 什么叫做越来越乱 [58:34] 这件事其实是不可量化的 [58:36] 你想啊一副扑克牌你 [58:38] 洗了洗是更乱了 [58:40] 但是如果我告诉你 [58:41] 有这么两副扑克 [58:42] 一副呢是按同花排列 [58:44] 另外一副呢全都是按顺子排列 [58:46] 这两个哪个更乱呢 [58:48] 如果你只凭感觉说 [58:49] 这个是不对的 [58:50] 熵它是一个可以精确计算的物理量 [58:54] 它真正的含义其实是概率 [58:56] 在我们看到同一个宏观状态的背后 [58:59] 一共有多少可能的微观排列 [59:02] 哎它是这样一个意思 [59:03] 这句话听着有点抽象啊 [59:05] 我们来用硬币来打个比方 [59:07] 你马上就清楚了 [59:08] 假设呢现在你的手里有100枚硬币 [59:11] 有一种宏观状态是 [59:13] 100枚硬币全都是正面 [59:15] 这种状态的微观排列有多少种呢 [59:17] 甭猜了 [59:18] 就只有一种 [59:19] 就是每一个硬币你看它都是正面 [59:22] 100枚才全都是正面 [59:24] 就一种错一点都不行 [59:26] 那我们再说另外一种宏观状态 [59:27] 50枚正面 [59:28] 50枚反面 [59:30] 这个有多少种排列的可能呢 [59:32] 那可就多了去了 [59:33] 比如说从1到100 [59:35] 咱们是正负正负正负这样排 [59:37] 这是一种可能 [59:38] 诶正正负负正正负负也是一种 [59:41] 正正正负负负以此类推也是一种 [59:43] 反正甭管几个正几个负 [59:45] 最后凑出来一共是50个正50个负就行 [59:48] 对吧 [59:49] 那我们可以算一下 [59:50] 咱们过程就略过了啊 [59:52] 直接说答案 [59:53] 50枚正50枚负的组合 [59:55] 一共大约是10的29次方种 [59:58] 啊就是一后面跟29个0 [60:01] 那现在你明白了啊 [60:02] 如果你把100枚硬币往天上一抛 [60:05] 落在全正面的附近 [60:07] 这个概率小到可以忽略不计 [60:09] 而落在50:50的附近 [60:11] 几乎就是板上钉钉 [60:13] 不是因为有什么熵之 [60:15] 神在天上推着硬币说 [60:17] 你给我乱 [60:18] 而是说因为对应这个所谓的乱 [60:20] 这种宏观现象的排列的可能性在 [60:23] 数量上占了绝对压倒性的优势 [60:27] 所以硬币才会在宏观 [60:28] 上表现的越来越混乱 [60:30] 越来越向着各50枚的方向去 [60:33] 如果你只看一枚硬币 [60:34] 是没有乱的这个事的 [60:36] 那么我们再把这个逻辑 [60:38] 搬到我们熟悉的气体上啊 [60:39] 就是教科书里那个经典的实验 [60:41] 盒子中间有一块隔板 [60:43] 气体呢全都在盒子的左侧 [60:46] 你抽掉隔板 [60:47] 几秒钟之后 [60:48] 气体铺满整个盒子 [60:50] 那么气体从只有一边排布 [60:53] 到铺满整个盒子这个过程 [60:55] 就是熵增的过程 [60:56] 同时也就是时间之箭指向的方向 [61:00] 所以我们通过这个实验就会证明 [61:02] 时间之箭总是指向熵增的方向 [61:05] 所以熵增的方向就代表了未来 [61:07] 好现在你已经理解了 [61:09] 这其实是一个概率的游戏 [61:11] 所以你就知道为什么了 [61:12] 盒子里面的每个分子只是在瞎撞 [61:15] 它根本不知道自己在推动 [61:17] 什么所谓的热力学第二定律 [61:19] 让盒子向着混乱的方向去 [61:21] 真相是所有的气体全挤在左半边 [61:25] 然后右半边是空的 [61:26] 这种状态的排列组合的可能 [61:29] 它实在是太少了 [61:30] 而铺满整个盒子的状态 [61:33] 对应的各种分子排列组合的可能 [61:35] 它的概率是极高的 [61:37] 这个在概率统计上 [61:38] 就像是一座尖尖的山峰 [61:40] 周围是无边无际的大海 [61:43] 你在山峰的顶点随便迈一步 [61:45] 几乎必然掉进海里 [61:47] 掉进去之后还在不停的随机走动 [61:50] 但是走到哪里都是海 [61:51] 这个就叫做熵最大 [61:53] 熵最大的平衡不是说粒子不动了 [61:55] 而是说系统几乎永远在那个微观 [61:58] 排列数量最多的宏观状态附近晃悠 [62:02] 是这么个意思 [62:03] 所以啊咱们说时间之箭的方向 [62:06] 说熵增的方向 [62:07] 与其说是从有序走向混乱 [62:10] 不如说是从概率更小的特殊的 [62:13] 方向走向概率更大的普通的方向 [62:17] 所以在理论上 [62:18] 熵是可以减少的 [62:19] 熵减少的过程在微观定律上并不禁止 [62:23] 房间里的空气突然全都聚到左上角 [62:26] 没有任何一条物理学 [62:27] 的方程说这个不行不允许 [62:29] 只是说那个概率太小了 [62:31] 小到可能宇宙到 [62:33] 天荒地老也不会出现一次 [62:35] 那说回熵和时间的关系 [62:37] 我们用最简单的事情打一个比方 [62:39] 如果一个杯子掉在地上碎了 [62:41] 我们把这个过程录下来 [62:43] 正着放给一个人看 [62:44] 倒着放给另外一个人看 [62:45] 这两个人都能分辨这个 [62:47] 视频是正着放还是倒着放对吧 [62:50] 因为当你倒放的时候 [62:51] 你会看到碎片从四面八方飞回来 [62:54] 严丝合缝的拼好 [62:56] 杯子跳回桌面上 [62:57] 这个在概率上是不可能的 [62:59] 我们从来没有见过 [63:00] 那为什么它的概率会这么低呢 [63:03] 因为你要倒放的根本不只是 [63:05] 视觉上看到的那几块飞散的玻璃 [63:08] 杯子碎掉的那一瞬间 [63:10] 声波散进了整个的房间 [63:12] 热量渗进了地面 [63:14] 空气的分子被撞得四散奔逃 [63:16] 如果你想让杯子复原的话 [63:18] 除非在外力的情况下 [63:20] 只是说让大自然随机的演化啊 [63:23] 想让杯子在随机演化下复原 [63:25] 你得让整个环境一起精确的倒放 [63:29] 声波要从房间的每个 [63:30] 角落汇聚到一个点 [63:32] 散掉的热量要 [63:33] 分毫不差地流回裂纹的地方 [63:35] 亿万的空气分子的碰撞全都逆向重演 [63:39] 只要其中非常小的一个环节出错 [63:41] 整个倒放就会失败 [63:43] 好那时间和熵的关系 [63:44] 这个背景我们快速的铺完了啊 [63:47] 现在我们终于可以回答前面的问题了 [63:49] 为什么我们只能记住过去 [63:51] 而不能记住未来呢 [63:53] 因为从物理上讲 [63:55] 记忆它就是一种记录 [63:57] 而记录又是什么呢 [63:58] 记录只不过是一个系统的状态 [64:01] 因为另外一件事发生过 [64:02] 而留下了一定的相关性 [64:04] 恐龙的化石是地球留下的记录 [64:08] 树的年轮是树留下的记录 [64:10] 沙滩上的脚印是沙子留下的记录 [64:13] 而你大脑里面某片神经元连接 [64:15] 的改变是你的大脑留下的记录 [64:18] 那么问题的关键来了 [64:20] 为什么记录永远指向过去呢 [64:23] 为什么沙滩上只有身后的脚印呢 [64:25] 因为如果你要记住未来 [64:28] 就要有一个倒放的版本来给你的 [64:30] 大脑完成这个物理上记录的过程 [64:33] 而那个倒放的版本 [64:35] 我们说了 [64:35] 它要求沙粒 [64:36] 要求空气 [64:37] 你的身体一开始就处在一种 [64:40] 精心设计到变态的相关的状态里 [64:43] 才能恰好一起演化成脚印消失 [64:46] 你倒着走这种概率极低的物理事件 [64:49] 就像碎裂的杯子重新聚在一起 [64:51] 这个倒放的概率可以 [64:52] 小到忽略不计一样 [64:54] 我们记不住未来 [64:55] 因为未来的事件在我们脑子里写下 [64:58] 记忆的概率也是小到可以忽略不计的 [65:01] 并没有什么神秘的 [65:02] 规则禁止大脑读取未来 [65:04] 而是我们所谓的过去 [65:07] 恰好就是那个已经在当前世界留下 [65:10] 大量记录的那个概率更大的方向 [65:12] 而我们所谓的未来 [65:14] 就是那个还没有在当前留下记录的 [65:17] 留下物理记忆的这个 [65:18] 过程的概率更小的方向 [65:21] 甚至我们对于时间在 [65:23] 流的这种强烈的感觉 [65:25] 也能从这里再长出来一个新的观点 [65:28] 你可以想象两张照片 [65:30] 第一张桌子上有一个完好的杯子 [65:33] 第二张是杯子碎了 [65:34] 地上有很多的玻璃渣 [65:35] 你根本不用看过程 [65:37] 光凭第二张里那些痕迹 [65:39] 就能断定哪张是在前 [65:41] 哪张是在后对不对 [65:43] 因为高熵的现在总是携带 [65:46] 低熵的过去留下的证据 [65:48] 我们看到的从来不只是变化 [65:50] 而是带着方向的变化 [65:51] 这个变化的方向就是杯子 [65:54] 碎了这种更高熵的画面 [65:56] 这种照片这一帧 [65:58] 和杯子完整的那一张熵值更低的照片 [66:01] 它们就是并列的排在我们的大脑面前 [66:03] 我们的大脑也会给它排一个序 [66:06] 我们大脑构造出来的那种变化的感受 [66:09] 甚至我们可以大胆一点的说 [66:10] 那是我们大脑构造出的一种幻觉 [66:13] 就是时间之箭的本质 [66:16] 或者说我们可以换个说法 [66:17] 这个就是我们头脑中的时间之箭 [66:21] 当然聊到这是有一点离谱的啊 [66:23] 我们说的这套理论 [66:24] 只是一个合理的推演 [66:26] 它在当前主流的 [66:27] 科学界里占有一席之地 [66:29] 但是并没有决定性的证据 [66:31] 我们甚至很难想象怎样去设计 [66:33] 一些科学实验来证明这件事 [66:35] 有可能时间等同于我们的记忆 [66:38] 但是这个东西永远只能作为一个假设 [66:40] 但是就让我们假设他是对的 [66:43] 如果是那样的话 [66:44] 那么无数科幻迷最为 [66:46] 津津乐道的时间旅行也就不存在了 [66:49] 因为时间旅行就意味着要回到过去 [66:53] 而如果过去现在将来本来 [66:55] 就是一张纸平摊在桌子上 [66:57] 也就没有什么回到过去了 [67:00] 只是我们大脑和记忆这只 [67:02] 渺小的小虫子只能在这张 [67:04] 纸上一点点地往各个方向蠕动 [67:07] 那么压根也就不存在什么回到过去 [67:09] 也不存在什么穿越 [67:10] 我们只能是到某个点 [67:12] 重新体验一下记忆而已 [67:15] 当然作为我们的节目是不会基于 [67:17] 今天的假设就把时间穿越这么好 [67:20] 这么大的一个话题给彻底否认掉的啊 [67:22] 只不过听到这里你肯定感觉到 [67:24] 时间穿越和今天的这个假设呢 [67:26] 它是有互斥性的 [67:28] 再加上时间的原因啊 [67:29] 这里我说的时间就是 [67:30] 我们节目时长的原因 [67:32] 我就把时间穿越这个更大的话题留 [67:35] 到以后的节目再来单独做一期吧 [67:38] 好我们最后来总结一下 [67:40] 今天我们从你手机屏幕上的一秒出发 [67:42] 其实走了很远很远 [67:44] 我们这一路推倒了 [67:45] 很多关于时间的直觉 [67:47] 牛顿的宇宙总钟先是被我们推倒了 [67:50] 没有什么绝对时间在背后均匀的流 [67:53] 紧接着呢 [67:54] 共享的所谓的现在也被推倒了 [67:56] 你切下宇宙四维空间的那个面包 [67:59] 和他切的那个面包 [68:00] 每个人的切法不一样 [68:02] 也就是速度不一样 [68:03] 所谓的现在也就不一样 [68:06] 再接着既然现在不一样 [68:07] 那么过了多久也被推倒了 [68:10] 时间变成了路程 [68:11] 不问路径也就没有答案 [68:13] 然后我们发现 [68:14] 别说过了多久了 [68:15] 也别说时间流逝的有多快了 [68:17] 连那个最符合直觉的感受 [68:19] 时间在流逝 [68:21] 都可能不在外面的世界 [68:23] 而只在我们的大脑之中 [68:25] 和我们的记忆混杂在一起 [68:27] 而块宇宙在今天主题的最后 [68:30] 作为一个最大的boss在等着我们 [68:32] 过去没有消失 [68:34] 未来也未必虚无 [68:36] 所谓的现在不存在 [68:38] 所谓的时间流淌也不存在 [68:40] 那时间到底是什么呢 [68:42] 你发现了没有 [68:44] 它一直没有被直接回答 [68:46] 但是这一路扒下来 [68:47] 我们通过一大堆的时间不是什么 [68:50] 至少让你重新感受到时间绝对 [68:53] 不是我们直觉上想象的那个东西 [68:55] 如果它还存在 [68:57] 那么被剥离了所有这些属性的它 [68:59] 必然是一个比我们想象中 [69:01] 更加神秘更加诡异的事物 [69:04] 或者说我应该叫它事物吗 [69:06] 准备今天这期内容 [69:07] 我查了大量的资料 [69:09] 至少就我的知识辐射来说 [69:11] 时间是什么这个问题 [69:12] 今天没有人能够给出最终的答案 [69:15] 它其实卡在了物理学 [69:17] 神经科学和哲学三不管的交界地带 [69:21] 找到这个答案可能还要花人类很多年 [69:24] 不过对我自己来说 [69:25] 一路走到这里 [69:26] 我没有觉得失望 [69:27] 我个人觉得 [69:28] 光是能抛掉那些直觉 [69:30] 问出这些个问题 [69:32] 就已经很了不起了 [69:33] 你觉得呢 [69:34] 那在今天节目的最后 [69:35] 我想给你讲一个小故事 [69:37] 一个真实的故事 [69:39] 你可能听过爱因斯坦的一句话啊 [69:41] 说时间是一种幻觉 [69:43] 但是在真实的历史材料里 [69:45] 事情要复杂的很多 [69:46] 他不是一下子想明白这个事 [69:48] 甚至可以说 [69:50] 他对这个问题是追问了一辈子 [69:52] 在普林斯顿 [69:53] 爱因斯坦晚年的时候 [69:55] 经常和一个人一起散步 [69:57] 他叫哥德尔 [69:58] 是一个逻辑学家 [70:00] 两人边走边聊的就是相对论和时间 [70:03] 1949年 [70:04] 哥德尔提出了一个旋转宇宙的模型 [70:06] 它完全符合爱因斯坦自己的引力方程 [70:09] 但是在那个宇宙的结里面 [70:11] 某些一直朝向未来前进的路 [70:14] 是可以回到过去的 [70:16] 注意啊这不是科幻作家的 [70:18] 某种天马行空的设定 [70:20] 它就是从爱因斯坦本人的 [70:22] 方程里面解出来的一个答案 [70:25] 很多科普会把这件事讲成 [70:27] 相对论证明了时间旅行是可行的 [70:29] 但是这么说是不太严谨的 [70:32] 因为爱因斯坦没有把 [70:33] 数学解直接当成现实 [70:36] 黑洞是爱因斯坦相对论的一个解 [70:38] 我们也观察到了黑洞了 [70:40] 这是形成了一个闭环 [70:41] 但是相对论方程有无数的解 [70:43] 并不是每一个解都一定要 [70:45] 对应一个物理的现实的 [70:47] 他关心的是这类让时间变得离谱的解 [70:50] 能不能用物理上的理由 [70:52] 或者物理上的算式 [70:53] 或者是一些实验给他们排除掉呢 [70:56] 数学上写的出来和自然界真的会发生 [70:59] 中间还有一段非常长的 [71:01] 需要人类研究的距离 [71:03] 可以说爱因斯坦亲手拆掉了 [71:05] 人类旧有的对时间的直觉 [71:07] 但是他没有因此对任何 [71:10] 特别奇怪的想象照单全收 [71:13] 拆是因为他诚实 [71:15] 不轻信也是因为诚实 [71:18] 爱因斯坦有一个老朋友叫米歇尔贝索 [71:21] 贝索和爱因斯坦相识于青年时代 [71:23] 两个人不仅是科学上的战友 [71:25] 也曾经在伯尔尼的专利局共事过 [71:29] 对爱因斯坦来说 [71:30] 他是那种可以把想法还没成型的时候 [71:32] 就放心的丢给对方 [71:34] 反复讨论任何问题的老朋友 [71:37] 这份友谊从他们俩第一天上班开始 [71:40] 就一直持续到晚年 [71:42] 他们之间的通信没有断过 [71:44] 而时间始终是他们 [71:46] 放不下的最重要的话题 [71:48] 1957年7月 [71:49] 爱因斯坦给贝索写了一封信 [71:52] 专门讨论时间之箭的问题 [71:54] 信里他把时间的方向和 [71:56] 热力学条件联系起来 [71:57] 并且指出我们主观上 [72:00] 无比看重的那个现在 [72:02] 在物理学的描述里 [72:03] 并没有同样客观的地位 [72:05] 这个是他写给活着的 [72:08] 贝索的最后一封信 [72:09] 1955年3月 [72:11] 贝索去世了 [72:12] 3月21日爱因斯坦给贝索的 [72:15] 儿子和妹妹写了一封信 [72:17] 他在信里说 [72:18] 贝索只是比自己稍微早了一步 [72:20] 告别了这个奇怪的世界 [72:22] 然后他写道 [72:24] 相信物理学的人都知道一件事 [72:26] 过去现在和未来是没有区别的 [72:30] 我们人类认为它有区别 [72:31] 只不过是一种顽固的幻觉而已 [72:33] 写完这封信之后不到一个月 4月18日 [72:37] 爱因斯坦也去世了 [72:38] 两个老朋友告别了这个世界 [72:41] 在日历上只隔了不到一个月 [72:43] 我每次读到这里都会 [72:45] 被某种画面感动到 [72:47] 一个思考了大半辈子时间的人 [72:49] 正在用他理解世界的方式谈论 [72:52] 另外一位共同思考者的离开 [72:55] 对我们要诚实 [72:56] 我们不能替他编一个床上的 [72:58] 临终的顿悟 [72:59] 也不能拿着这封信去证明人死后 [73:01] 还能以某种方式与我们保持联系 [73:04] 爱因斯坦不是那个意思 [73:06] 但我们可以看见的是 [73:07] 在他的物理直觉里 [73:09] 有一件事情不会因为已经过去 [73:12] 就必须从整个的时空里被彻底的抹掉 [73:15] 无论这件事情是一次思考 [73:17] 一个公式 [73:18] 还是一个伟大的思想 [73:20] 贝索和他的那些散步 [73:22] 那些争论 [73:23] 那些没有聊完的问题 [73:24] 都还在4维的时空里 [73:27] 永远地待在他们本来的位置上 [73:29] 所以当他说出那句顽固的幻觉的时候 [73:32] 我觉得那是一个老人用 [73:34] 他一生最认真的学问 [73:36] 对另外一个老人的 [73:38] 家人说出最认真的安慰 [73:40] 他没有消失 [73:41] 他只是位于一个你们 [73:43] 此刻暂时走不到的地方 [73:46] 好了今天的节目就到这里了 [73:47] 我也松了一口气 [73:48] 这应该是我截止到目前对时间这个 [73:51] 奇怪的事物最深的一次反思和探讨了 [73:55] 我在筹备整个这期节目的过程中 [73:57] 都计划是做一期付费节目的嗯 [74:00] 贴补一下家用啊 [74:01] 但是录到最后 [74:02] 我还是决定把这期节目免费的放出来 [74:05] 让更多的朋友能够一起听到 [74:06] 一起讨论时间这个我 [74:08] 个人最喜欢的话题 [74:10] 如果你听到最后觉得还行 [74:11] 还蛮喜欢这期节目的 [74:13] 一会你帮我转发给你的朋友 [74:15] 或者是留下你的打赏 [74:17] 无论数字多少 [74:18] 我都会真心的感谢你 [74:20] 好了那这期就到这 [74:21] 我们下期再聊拜拜