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新的数学理论表明时间旅行是不可能的

2020-06-12 16:35:10来源:
导读 来自日内瓦大学的物理学家Nicolas Gisin最近发表了一系列论文,可能会改变我们对时间概念的整个看法。吉辛的工作试图调和现代量子力学理论
来自日内瓦大学的物理学家Nicolas Gisin最近发表了一系列论文,可能会改变我们对“时间”概念的整个看法。

吉辛的工作试图调和现代量子力学理论与另一种数学理论,该数学理论由荷兰数学家Luitzen Egbertus Jan Brouwer在20世纪早期提出,称为“直觉数学”。

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这听起来像是“整体医学”的数学版本,但布劳威的理论已经存在了一个多世纪,而吉辛的观点可能会将其重新推向聚光灯下。这个理论本身很复杂,但它最大的优点是,它消除了数学上对所谓的“排除中间”的需要。

在数学中,被排除的中间部分代表了这样一种观点:如果一个命题被提出,那么它或它的否定命题要么是真的——例如,“我有五个苹果”或者“我没有五个苹果”。

爱因斯坦的相对论是由确定性数学结合在一起的,它要求排除中间作为一个概念。

根据相对论,所有发生过的、正在发生的或将会发生的事情都在宇宙存在的那一刻开始运动——因此是决定性的。

直观的数学表示,相反:数学不能告诉我们接下来会发生什么,因为就像一个量子位的量子宇宙仍在多个州直到观察到,下一个号码在一个数学序列不能准确地预测除了事后,或神的眼视图。

在Gisin的论文《数学语言塑造了我们对物理时间的理解》中,他认为应该重新审视Brouwer和直觉论数学支持者以及爱因斯坦和决定论支持者之间的争论。根据Gisin:

爱因斯坦本人对他所钟爱的物理学缺乏“现在”的概念感到不舒服——尽管不可否认,他不认为有任何方法将其纳入其中。他因此得出结论,人必须忍受这种状况。

爱因斯坦阵营的人通过在数学中加入无穷大,来解决物理学中对“现在”缺乏解释的问题。例如,如果你假设一个序列无限延伸,你可以扭曲时空理论来证明一个奇异的、无限的连续统一体,它就像一个巨大的乙烯基唱片一样存在,而我们,观察者,就是针。

在这种情况下,‘现在’之所以存在,只是因为我们在这里观看它——所有时间都是相对的。从理论上讲,如果我们建造了一台时间机器,我们就能到达一个已经发生或尚未发生的“现在”。这是物理的、《回到未来》式的时间旅行的最佳方案。

但是,如果吉辛和他20世纪的灵感是正确的,这将是不可能的。正如Gisin写道:

有限的空间不能包含有限数量的信息……物理相关的数字不能包含无限的信息。

对此说法的一种解释是,一个无限的宇宙根本不可能在物理上与时间纠缠在一起。如果像直觉数学告诉我们的那样,时间一步一步地展开,那么“现在”就是一个移动的目标。任何穿越时间旅行的尝试都会失败,因为从科学角度来说,我们已经在穿越时间了:从一个独特的、展开的时刻到下一个。

按照这种解释,过去不再存在,因为时间与现实没有物理联系。而未来不可能存在,因为它需要现在和未来之间发生的一切事情发生才能展开。只有现在。

这可能会让我们这些希望我们的神秘博士的人感到失望。但是,也许这是件好事。量子力学有一些古怪的原理,我们有一天可以利用这些原理来做其他很酷的事情,比如相对时间旅行(使我们周围的空间弯曲,这样我们就可以在不老化的情况下长途旅行)。但是我们首先需要在量子物理学和经典物理学之间架起一座桥梁。

吉辛认为直觉数学或许能帮我们实现这一目标。在他看来,这比其他更受欢迎的选择更好地反映了现实。他写道:

如果建立在直觉数学的基础上,物理学也可以同样成功,即使这打破了物理学与决定论的联姻。与通常的预期相反,我打赌下一个物理理论不会比量子场论更抽象,但很可能更接近人类的经验。

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