- 主题:科学美国人2014年文章：时空不一定是连续的
2014年10月24日
我们认为空间和时间是连续的，但如果圈量子引力（loop quantum gravity）的惊人理论是正确的，那么时空实际上是离散的。
李斯莫林
100多年前，大多数人--以及大多数科学家--认为物质是连续的。尽管自古以来，一些哲学家和科学家就推测，如果物质被分解成足够小的部分，那么它可能是由非常小的原子组成的，但很少有人认为原子的存、以被证明。今天，我们已经对单个原子进行了成像，并研究了组成原子的粒子。物质的粒度已经是旧闻了。
近几十年来，物理学家和数学家提出了这样一个问题：空间是否也是由离散的碎片构成的?它是像我们在学校里学到的那样是连续的，还是更像是一块布，由单独的纤维织成的?如果我们能探测到足够小的尺度，我们会看到空间的“原子”，不能被分解成更小的体积的不可约碎片吗?那么时间呢：自然界是不停地变化，还是世界在一系列微小的步骤中进化，更像是一台数字计算机?
过去30年来，这些问题取得了很大进展。有一个奇怪的名字叫做“环量子引力”（“loop quantum gravity”）的理论预言，空间和时间确实是由离散的碎片组成的，在这个理论框架内进行的计算所揭示的图景既简单又美丽。这个理论加深了我们对与黑洞和大爆炸有关的令人困惑的现象的理解。最重要的是，当前的实验有可能在不久的将来探测到时空原子结构的信号--如果这种结构确实存在的话。
--
修改:snowfields FROM 49.90.82.*
FROM 49.90.82.*
这个正是前面那贴所说的，目前观测不大支持的圈量子引力。。。
【 在 snowfields 的大作中提到: 】
: 2014年10月24日
: 我们认为空间和时间是连续的，但如果圈量子引力（loop quantum gravity）的惊人理论是正确的，那么时空实际上是离散的。
: 李斯莫林
: ...................
--
FROM 111.201.70.*
我觉得这个理论最终是会被证实的。
一个有意思的现象是：时间的概念并不像位移或者其他一些物理量描述的自然事实那么直接明确。什么是时间，依然是个开放性的定义，无法实现与其他物理量的闭环连接。很多与时间有关的物理量比如速度，早已失去了客观性。
我理解，时间并不存在，存在的是某种律动，也就是最小的测量变化的尺度。空间可能也是一样。
【 在 molar 的大作中提到: 】
: 这个正是前面那贴所说的，目前观测不大支持的圈量子引力。。。
:
--
FROM 222.222.119.*
首先，前面提到的圈量子引力基本就是你这个思路，在那里，这个“最小的……尺度”就是普朗克长度和时间。但是，如前所说，现有观测事实，基本不支持这个叙述。这种情况下，如果仍然坚持这个观点，那就只能往更小的尺度上去考虑了。目前物理学无能为力，那就只好哲学上思辨思辨先了。
其次，关于“时间”和“空间”定义的问题，还是如之前所说，现代物理学的确不能给出“到底”什么是时间/空间的问题。但是现代物理学往前走了一步，那就是认为时间和空间都不是独立存在的，它们都是从一个叫“时空”的东西中分解出来的。
最后，至于说，“速度失去客观性”这件事儿。。。目前只能说，物理学只是认为“速度”是一个参考系依赖的物理量，但是这跟“失去客观性”完全不是一个概念。况且，“速度参考系依赖”这件事儿，那不是现当代物理学才知道的，经典物理学就知道了，伽利略就知道了。而在相对论中，也并不是所有的量都是参考系依赖的，不管是“速度”，还是“加速度”、“电磁场量”等等，都可以在时空/流型上定义不参考系依赖的量。。。
【 在 chenhui2000 的大作中提到: 】
: 我觉得这个理论最终是会被证实的。
: 一个有意思的现象是：时间的概念并不像位移或者其他一些物理量描述的自然事实那么直接明确。什么是时间，依然是个开放性的定义，无法实现与其他物理量的闭环连接。很多与时间有关的物理量比如速度，早已失去了客观性。
: 我理解，时间并不存在，存在的是某种律动，也就是最小的测量变化的尺度。空间可能也是一样。
: ...................
--
FROM 111.201.70.*
我感兴趣的是为什么会出现速度依赖参考系这种结果，而不是什么时候发现意识到这种结果。
速度的定义也是模糊的，速度的本质是位移- -人为的定义了位移的另一个特征：位移在人的意识里的变化。
你会发现，在某种程度上看，位移和时间在时空里的特点是有明显不同的，位移比时间更具有恒定性。
说一下我的直观理解吧：时间是一个并没有准确描述自然现象存在的某个物理量，这个物理量就是变化，时间不是测度变化最合适的物理量，我们对于物理世界里的变化——位移的变化、状态的变化、结构的变化、物质的变化，理解的远未到达本质，时间作为工具无法揭示这些变化的本质。正如环量子理论可能揭示的那样，物理世界可能都是以最小变化尺度的倍数呈现宏观的位移变化、状态变化、结构变化和物质变化等。世界所有变化可能处于某一最小基频之上。
最让人痴迷的可能是：这个最小变化基频在自然界是一个什么样的存在，比如物质最小粒子的生命周期，这个最小粒子的生命周期造就了宏观上的所有变化。
这里还想聊一聊时间变慢个人理解的含义：在某个空间里或者场内，所有物质的频率被调低了，相比其他空间，处于该空间的物质变化与其他空间的物质变化存在错频，同样的位移变化，与该空间其他变化一致，但是相对其他空间的物质则是不同步了，变化慢了。
【 在 molar 的大作中提到: 】
: 首先，前面提到的圈量子引力基本就是你这个思路，在那里，这个“最小的……尺度”就是普朗克长度和时间。但是，如前所说，现有观测事实，基本不支持这个叙述。这种情况下，如果仍然坚持这个观点，那就只能往更小的尺度上去考虑了。目前物理学无能为力，那就只好哲学上思辨思辨先了。
: 其次，关于“时间”和“空间”定义的问题，还是如之前所说，现代物理学的确不能给出“到底”什么是时间/空间的问题。但是现代物理学往前走了一步，那就是认为时间和空间都不是独立存在的，它们都是从一个叫“时空”的东西中分解出来的。
: 最后，至于说，“速度失去客观性”这件事儿。。。目前只能说，物理学只是认为“速度”是一个参考系依赖的物理量，但是这跟“失去客观性”完全不是一个概念。况且，“速度参考系依赖”这件事儿，那不是现当代物理学才知道的，经典物理学就知道了，伽利略就知道了。而在相对论中，也并不是所有的量都是参考系依赖的，不管是“速度”，还是“加速度”、“电磁场量”等等，都可以在时空/流型上定义不参考系依赖的量。。。
: ...................
--
修改:chenhui2000 FROM 222.222.119.*
FROM 222.222.119.*
之前本版有一个帖子叫“空间到底是什么”。正如在那个帖子底下所回复的一样：现代科学在那个意义上不关心本质/到底/终极等。
在科学范畴内对于“速度”的定义，基本上来说是基于人的直观感受和仪器测量，主打一个在现有精度下能用就行。
那么，在此情况下，按照现代科学的基本玩儿法，不管你是不是觉着那是“本质”，如果你认为“位移和时间在时空里的特点是有明显不同的”，那么就需要提出一种原则上可实现的实验来测量这种“不同”，最好是定量。然后等待做实验的来证明或证否。
如果做不到上面这一点，那就还不属于科学范畴，只能先自己跟自己玩儿。。。
【 在 chenhui2000 的大作中提到: 】
: 我感兴趣的是为什么会出现速度依赖参考系这种结果，而不是什么时候发现意识到这种结果。
: 速度的定义也是模糊的，速度的本质是位移- -人为的定义了位移的另一个特征：位移在人的意识里的变化。
: 你会发现，在某种程度上看，位移和时间在时空里的特点是有明显不同的，位移比时间更具有恒定性。
: ...................
--
修改:molar FROM 111.201.70.*
FROM 111.201.70.*
时间，空间，物质都是相对的，没有参照都不能成立，这些对象在特定条件下都会互相转化
【 在 snowfields 的大作中提到: 】
: 2014年10月24日
: 我们认为空间和时间是连续的，但如果圈量子引力（loop quantum gravity）的惊人理论是正确的，那么时空实际上是离散的。
: 李斯莫林
: ...................
--
FROM 58.247.23.*
似乎是在主张时间变慢的绝对性？
【 在 chenhui2000 的大作中提到: 】
: 我感兴趣的是为什么会出现速度依赖参考系这种结果，而不是什么时候发现意识到这种结果。
: 速度的定义也是模糊的，速度的本质是位移- -人为的定义了位移的另一个特征：位移在人的意识里的变化。
: 你会发现，在某种程度上看，位移和时间在时空里的特点是有明显不同的，位移比时间更具有恒定性。
: ...................
--
FROM 123.113.128.*
量一个东西, 如果尺子都不是连续的, 你就能说测量对象也不是连续的?
【 在 snowfields 的大作中提到: 】
: 2014年10月24日
: 我们认为空间和时间是连续的，但如果圈量子引力（loop quantum gravity）的惊人理论是正确的，那么时空实际上是离散的。
: 李斯莫林
: ...................
--
FROM 223.72.69.*
为了说明时间和位移（空间）之间的区别，我提一个问题，看是否能有解答：
物理学中质量和能量是否存在区别？我理解质量在任何物理参照系都是恒定的存在或者说是绝对的存在，但能量不是，能量的高低依赖于物理参照系，比如势能、热能，都依赖于环境。
物理学中的时间和位移是否也如同质量和能量有一样的这种性质区别呢？
谈点其他的想法：
有一种（可能属于假想）理论认为，能量产生的质量。然后爱因斯坦的质能关系式也表明质量和能量之间存在关系。这似乎是一种奇怪的关系- -相对的物理量产生了绝对的物理量。
这可能有三种解释：
一是我们对于能量的认识尚未真正深入到本质，能量的相对性是错误的，时间也一样；
另一种是质量的认识未达本质，质量的绝对性是错误的，位移空间也一样。
还有一种解释是：我们认识物理世界的工具包括数学方法、实验方法等存在严重的局限性，无法再进一步探索认识物理世界，类似于三体中物理学被锁死一样。
总结起来有两个根本的疑问：
物理学物理量都是相对/绝对的吗？
物理学定律中相对物理量导致绝对物理量的关系是如何发生的？
【 在 one23 的大作中提到: 】
: 时间，空间，物质都是相对的，没有参照都不能成立，这些对象在特定条件下都会互相转化
--
修改:chenhui2000 FROM 223.104.40.*
FROM 223.104.40.*