张志东
时间的倒数是什么?
2009-5-11 08:37
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        傻姑丫头问了大呆一个傻问题:“时间的倒数是什么?”大呆当时的第一感觉就是天旋地转,一个字“晕”。第二感觉也是一个字,“逃”。可是,联想到以前被光恒老师的问题追得无路可逃的经历(见《正确的研究方向是从哪里来的?),大呆这次也就老老实实地没有逃。思考了一阵子,有点呆感悟,晾出来,不妥之处请大家拍砖。
        先来一段傻呆问答:
傻姑:傻姑想不出,1/t的物理意义是什么?X*Y=1XY是一对什么东东?
大呆:什么是t?什么是X, 什么是Y?
傻姑:XY互为倒数的抽象理解。在此基础上理解1/t.t代表时间),即时间的倒数是个啥玩意儿。
大呆:XY互为倒数的抽象理解? 我不知道! 倒数就是倒数。时间的倒数是个啥玩意儿? 我晕。
傻姑:这个问题是在看你的黄金数的时候想的。可能有些怪怪的。暂不想它。
大呆:我想明白了。与时间共轭的物理量是能量。从量子力学的测不准原理可以知道。时间的测量偏差和能量的测量偏差的乘积大于等于普朗克(常数)。所以,时间的倒数应该是能量。另外, 时间的倒数还应该是温度。具体的我以后再仔细阐述。
傻姑:对于那个E的思考,虽没有捉摸出它与t关系的相逆,却是想到了一点儿:这世间所谓的形形色色,无非是能量与时间的演绎。可触摸的物质,其实只是能量衰退的一种集结而矣?
大呆:可触摸的物质,其实只是能量衰退的一种集结而矣?高! 你已经悟道了。实际上真是这么回事。我有时间再详细说。
傻姑:而时间又属于人择物理量,是地球与太阳的相对运动,造成了白黑,而产生了时间;所以,时间依然是能量的一种显现方式。我看,这宇宙的大大小小,无不在一个机上。所以,时间还可以隐去,就只余下能量了。
       傻姑最近忙于写词做诗,为了不使她分心于“时间的倒数是什么?”这类傻问题,尽快成长为科学网一大著名词人。大呆只好尽快地将有关的呆思考公开:
傻姑在问“时间的倒数是什么?”的同时问了一个“X*Y=1 XY是一对什么东东?”这往往一下子限制了思维。如果说成“X*Y=常数”,则就可以联想出许多东东了。大呆首先想到的是海森堡测不准原理ΔEΔt≥h/2(这里h为普朗克常数)。所以, 1/Δt≤2ΔE /h。即时间的测量偏差Δt倒数与能量的测量偏差ΔE成正比。虽然,时间的测量偏差还不能看成是时间本身,这已经暗示了一个事情:时间与能量是一对共轭量。大呆再一想,通常我们可以将波函数写成exp[i(Ent + kr)]的形式,这也意味着Ent=Φ(一个相因子)。即有1/t=En/Φ,时间的倒数与能量成正比。另外,在统计物理里有exp[-En/kBT],我们也可以令-En/kBT=g(一个常数或函数)即有En=-g kBT。上面两式合并有1/t=-g kBT /Φ。我们容易地证明了时间的倒数也与温度成正比。
在《激辩猜想-9-答复意见中,我已经指出:统计物理中的温度实际上是量子场论中的时间,因为欧几里德时间间隔能被视为 β=1/kBT。配分函数Z = Tr e-βH在薛定谔图象可以表达成 ,它仅仅是路径积分中的跃迁幅,因为我们有t = -i β。这表明时间t是隐含在一个平衡系统的统计力学框架中的。三维伊辛系统的统计力学框架中应该包含时间,为一个 (3+1) 维的欧几里德时空。这里,通过统计物理与量子场论的比较,我们得到时间t =-i 1/kBT,即时间的倒数1/t=ikBT。与上面的公式比较,有g /Φ=-i。无论如何,我们都可以看出,时间的倒数是温度(相差一个常数而已)!只不过是有一个虚号出现在公式中。因为温度(以及能量)是个实在的物理量,所以某种意义上讲时间应该是一个虚空间里的物理量。这与相对论中将时间设为虚空间的坐标不矛盾。
在《时间之困惑中,我曾经提出如下四个热力学猜想:
热力学第零猜想:热力学时间之箭的根本是宇宙的温度之箭。为时间之箭猜想。
热力学第一猜想:宇熵随热力学时间之箭而减少。为宇熵减少猜想。
热力学第二猜想:宇宙熵随热力学时间之箭而增加。为宇宙熵弱增加猜想。
热力学第三猜想:孤立系统TΔSΔt≥h/2;定容系统ΔFΔt≥h/2;定压系统ΔGΔt≥h/2为熵或自由能不确定猜想。
       热力学第零猜想明确指出热力学时间之箭的根本是宇宙的温度之箭,也就是时间的倒数就是温度X*Y=1抽象的理解就是YX互逆。时间是不可逆的,但不等于时间的倒数没意义。因为YX互逆与可逆性不是一回事,即时间的不可逆性不妨碍它的倒数的存在。当然,其倒数也一定具有不可逆性。即我们的宇(三维空间)的温度具有不可逆性。随时间的增加,温度一直在不断降低,从时间零点的无限大温度将会降低到时间无限大时的绝对零度,即温度之箭。三维空间的熵也是一直减少的(当然,做为一个大的孤立系统的四维时空(宇宙)的总熵是一直增加的),系统的能量也是一直降低的,系统一直向自由能最低的状态演变。这与傻姑悟出的“可触摸的物质,其实只是能量衰退的一种集结”的道理是相通的。
      总体来讲,时间就是三维空间的许许多多个相互作用的粒子(或自旋)由相互作用引起的变化所导致的一种表现。如傻姑所悟:“运动产生了时间,时间是能量的一种显现方式。时间可以被隐去,就只余下能量了”。傻姑虽傻,悟性蛮高的!

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