假设有一对双生子名为甲和乙,甲乘飞船加速离开地球,并在一段时间后减速返回地球,在此期间乙始终留在地球,那么根据狭义相对论,此时的甲会比乙更年轻,因为甲经历的时间流逝比乙经历的时间流逝更短。
但是,如果甲乘坐的飞船并未减速返回地球,而是保持平直时空下的固有加速度一直远离地球,并且乙乘另一艘飞船加速追赶甲的飞船,那么假如乙飞船最终追赶上甲飞船,甲和乙在其中任何一艘飞船相遇,那么根据狭义相对论,此时的乙会比甲更年轻,因为乙经历的时间流逝比甲经历的时间流逝更短。
因此,甲和乙的年龄比较(在宇宙微波背景静止系中),关键在于两人重逢之前,各自经历的运动加速度的比较,运动加速度累积效应更强的一方自身的「时间流逝」更慢,意味着在比较时更年轻,反之更年老。
进一步考虑,有质量的费米子,比如电子,以接近光速运动,因为其速度远快于人类,所以可以视为电子自身的「时间流逝」远慢于人类,即电子的固有时积分值远小于人类。
因此,一方面,电子看待人类可以视作在看「无限快放」的电影,另一方面,人类看待电子可以视作在看「无限慢放」的电影,换句话说,对电子来说只过了一小段时间,但对人类来说已是沧海桑田。
更进一步考虑,无质量的玻色子,比如光子,以光速运动,因为光速是人类理论上达不到的宇宙内的最高速度,当速度无限趋近光速时,其固有时积分值无限收敛于零,直至速度等于光速的玻色子的固有时积分值等于零,所以可以视为光子自身的「时间并不流逝」,即光子的「固有时无意义」,也就没有「年龄变化」这个概念。
因此,一方面,光子看待人类可以视作在看「无限闪切」的画面(因为光子无静止参考系,所以光子视角仅为基于观测的逻辑外推),另一方面,人类看待光子可以视作在看「绝对静止」的画面。
光子并不经历时间流逝,虽然意味着光子的固有时无意义(隐喻为光子「不跨越」时间维度),但是光子路径仍然在「时空流形」有定义(隐喻为光子「存在于」时间维度)。
具体来说,根据量子力学,时空在最小尺度(普朗克尺度)是离散的,因此,假设基于某种兼容了相对论和量子力学的量子引力理论,某个光子可以视为「被束缚在」某个「微观离散的最小量子时间单位」(后文统称为「普朗克时间单元」)内,该光子无法离开「该普朗克时间单元」,而它可以任意「游走」于该「普朗克时间单元」内的「整个量子空间」,比如可以在该「量子空间」内表现为「同时存在于所有空间」(以全局空间波函数概率的形式)或「自己干涉自己」(类似双缝干涉实验观测到的电子自干涉现象),因为该光子能且仅能存在于「该普朗克时间单元」的「整个量子空间」。
因此,人类在任何「时间点」看到的充斥在空间中的各种「光」,都可以视为只是来自「该量子时间单位」内的「那个光子」独自游走于「整个量子空间」的「路径图景」,参考弗里曼·戴森和理查德·费曼等人曾构想的「单电子宇宙」猜想,这里可以称之为「单光子宇宙」猜想。
与「单电子宇宙」猜想的区别在于,「单光子宇宙」猜想认为,在每个「普朗克时间单元」内,都有「一个光子」,也就是说,在任何瞬间,「整个量子空间」存在的「光子数恒定」且「数量始终为一」,因为该猜想考虑的是「无时间变化」的情况,所以与量子场论的「光子数不守恒」(粒子可产生或湮灭)并无矛盾。
也许,人类感知到的「光子运动」,可以视为人类「存在于并跨越」时间维度时,依次观测到「被束缚在」各自「普朗克时间单元」的「光子」处于各自「空间位置」所产生的「宏观涌现现象」,而根据全同性原理,可能只存在「一个」光子,就像人类看到的「动画角色运动」,实际只是依次感知到「被画在」各自「有限离散帧」的「角色」处于各自「静态姿势」所产生的「视觉暂留现象」,而只存在「一个」屏幕。
至于位于不同的「普朗克时间单元」的光子是否同一,这是两种假设情况:假如同一,意味着光子实际上能够「跨越」时间维度;假如不同一,意味着「光子」与「普朗克时间单元」的数量相同。为了猜想的简洁推进,暂且先选择「不同一」的假设。
进一步追问,为什么玻色子「不跨越」时间维度,而费米子「跨越」时间维度?如果因为等于光速运动的「存在」就「无法跨越」时间维度,而低于光速运动的「存在」就「可以跨越」时间维度,那么似乎可以猜想,因为「时间维度」自身的「运动速度」的数值为「光速」,所以等于光速运动的玻色子与时间维度是「相对静止」而「被束缚在」某个「普朗克时间单元」内,低于光速运动的费米子「慢于」时间维度而「被时间维度抛下」,表现为「跨越」时间维度,运动速度越慢的费米子「越被时间维度抛下」。
更进一步追问,为什么猜想「时间维度」自身的「运动速度」的数值为「光速」?「时间维度」相对什么「运动」?这似乎没道理。因此,如果试着反过来想,基于宇宙学优先参考系(比如宇宙微波背景静止系),并非「时间维度」本身在「运动」,而是基于某种未知的动力学机制,新的「普朗克时间单元」在「以光速」(遵循狭义相对论的光速极限)被「不断生成」(参考AdS/CFT对偶中「时空几何」从量子纠缠中动态涌现,而非作为静态背景),等于光速运动的「存在」与之保持「相对静止」,低于光速运动的「存在」越来越跟不上新的「普朗克时间单元」的「不断生成」,就像人类对宇宙的观测范围的增加速度越来越跟不上宇宙本身的膨胀速度。
一方面,可以重新理解「时间流逝」概念,通常的理解为「时间是水流」,根据上述推论,可以重新理解为:时间单位在以光速生成,费米子在以低于光速运动,后者看来是时间在向前进发,前者看来是费米子在向后退去,而那些以光速运动的玻色子在「与时间并驾齐驱」。
另一方面,可以重新理解「年龄增加」概念,通常的理解为「费米子顺流而下的过程」,根据上述推论,可以重新为:费米子的固有时的流逝速率是其跟上时间单位生成的能力,加速度累积效应越强,其固有时相比「坐标时」的滞后程度越小,表现为年龄更小。
但是,相比玻色子的「没有年龄变化的概念」,费米子的年龄仍在增加,参考以下「室内冲浪比赛」隐喻:时间单位的光速生成对应水流的高速冲击,玻色子对应不会被水流冲走的选手,费米子对应会被水流冲走的选手,加速度累积效应越强的费米子对应越慢被水流冲走的选手,反之对应越快被水冲走的选手。
不止于此,假如「时间维度」在以光速被「生成或更新」,可以猜想存在某种「系统外」,那是上述未知动力学机制的所在,该动力学机制可能导致「洛伦兹对称性」的破缺,并且破缺的能标高于当前「伽马暴」的观测限制(遵循当前观测数据,确保低能标情况相对论仍然近似有效),但是,它的机制具体是「增量积累」还是「存量覆盖」?
如果是「增量积累」,意味着从「系统外」的视角考虑,存在「若干个」的「普朗克时间单元」,就像穿孔制表机不断制造的长纸条,而「当下」对应正被打孔的「那一行」。这个情况,与上述「光子不同一」的假设兼容,就像长纸条各行的「孔」并非同一,即使制造「孔」的部件保持同一。
如果是「存量覆盖」,意味着从「系统外」的视角考虑,存在「仅一个」的「普朗克时间单元」,就像电影或许长达几小时,但屏幕永远只显示「当下」的画面。这个情况,与上述「光子同一」的假设兼容,就像屏幕的显像管在播放电影时保持同一。
因为「光子同一」的假设兼容全同性原理,如果假设光子「具有本体层面的同一性」而非仅仅「具有观测层面的同一性」(量子场论的「交换两光子的对称性」暗示其「本体同一性」),这对应「存量覆盖」的情况,考虑到全同性原理的置信度,这增加了「存量覆盖」情况的置信度,并且消解了「纸条越来越长」导致的「熵增」质疑。
以及,因为「存量覆盖」的情况没有「历史时间单元」,所以没有「信息擦除」(参考兰道尔原理)导致的熵增,而「增量积累」的情况需要考虑该熵增。
至此,任何更进一步的猜测都受限于「系统内-系统外」的哲学约束。
重要的是,本体论宣称可以被悬置,因为不可判定,而整个猜想更适合被视为一个认识论视角,用来尝试理解与解释我们所处的宇宙,尽管似乎难以科学实证,但可以视为一次推理训练。
可以注意到,不论考虑上述哪种情况,「过去」都是「无可返回」的,「未来」都是「尚未产生」的,只有「当下」是「真实存在」的。
因此,对人类这个身处宇宙经过演化而产生的通过「自复制」机制在某段时空内临时存在的「自我指涉」结构来说,活在此时此刻,或许是别无选择但也无需选择的存在方式与存在姿态。
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