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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700876950]
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来
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为了解决前两章中的问题，我们需要更深入地了解“运动”的定义。“运动”，貌似是个再简单不过的概念，它指的是物体位置随时间的变化。但“位置”是什么？“时间”又是什么？
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对于前一个问题，物理学家们给出了两种“位置”的定义。第一种定义认为，“位置”指的是物体与某些地标之间的相对关系，这种定义基于常识，我们称之为位置的相对定义。第二种定义认为，存在空间中的绝对位置，一个物体的绝对位置与其他物体无关，我们称之为位置的绝对定义。
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无疑，我们更熟悉位置的相对定义。我们会经常使用以下描述：现在，我的椅子离我差不多1米远；飞机正在自西侧靠近机场降落，目前处于300米的高空，距离1号跑道末端2 000米远。
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不过，相对位置似乎遗漏了一个问题：终极参照物究竟位于何处？或许你可以给出你相对于地球的位置，但地球又位于何处？或许你可以说地球距离太阳多少公里远，方向是宝瓶座，但太阳又位于何处？或许你可以说太阳距离银河系中心数千光年远，但银河系中心又位于何处？这样的问答无穷无尽。
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通过这些问答，我们可以给出宇宙中一切物体相对于其他物体的位置。这些信息包罗万象，但它是否足以给出一个物体的真正位置？在这些相对位置的背后，是否存在着某种绝对位置？
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真正的位置
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这场关于绝对空间与相对空间的辩论贯穿着整个物理学史。概要地说，牛顿力学标志着绝对空间观的伟大胜利，而后，爱因斯坦通过相对论建立相对空间观，绝对空间观被彻底颠覆。我认为相对空间观是正确的，我希望读者也能认同这一点。但我希望读者同样能够了解为何像牛顿这般伟大的科学家会认同绝对空间观；当我们转而相信相对空间观时，我们究竟做了哪些取舍。
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为了深入评判牛顿的思考过程，我们不应仅仅关注位置，我们还要考虑运动。让我们暂且把运动所涉及的时间问题放到一边。如果物体的位置是相对的，那么运动描述的是物体相对位置的改变。换句话说，运动描述的是物体相对于参照物的位置的改变。
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我们日常生活中提到的所有运动都是相对运动。举例来说，伽利略研究了物体相对于地球表面的自由落体；扔出去的球逐渐离我远去；地球绕着太阳运动。
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相对运动的一个结论是，人或物体的运动或静止总是取决于参照系。地球和太阳相互运动，但到底是地球在动，还是太阳在动？是太阳在绕着静止的地球运动，还是地球绕着静止的太阳运动？如果运动是相对的，那么以上问题就没有唯一正确的答案。
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任何物体都可以是静止或者运动的，这使得解释运动的成因变得非常困难。如果某个理论能够解释地球绕着太阳转的原因，我们很难想象同样的理论又适用于地球静止的情形。如果运动是相对的，任何观测者自然可以认为，所有的运动都是相对它而定义的。为了打破这一僵局，进而研究运动的成因，牛顿提出，位置的绝对定义必然存在。对他而言，物体在空间中的绝对位置指的是物体相对于他所谓“绝对空间”的位置，物体的绝对运动或静止，都是关于绝对空间的运动或静止。牛顿声称，是地球在绝对运动，太阳并没有。
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绝对空间假说赋予宇宙万物的空间位置以物理意义，终结了无穷无尽的问答，我们再也无须将一个物体的位置与其他物体相联系。这是一个轻松的做法，但它存在一些问题：绝对空间到底在哪里？我们如何测量一个物体的绝对位置？从来没有人看到或探测到绝对空间，也从来没有人做过绝对位置的测量。更进一步说，即使在绝对空间上建立了一些物理学公式，我们依然无法通过实验对其进行验证。
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牛顿很清楚以上问题，但他不以为然。牛顿是一个深刻的宗教思想家，对他来说，绝对时空观有着神学意义。在神的眼中，世界处于绝对空间。牛顿对此十分认同，他还进一步强调：空间是神的感觉，事物之所以在空间中存在，是因为它们在神的思想中存在。
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如果你同牛顿一样是个密码学大师，以上说法对你来说可能一点都不奇怪。牛顿倾注多年心力用以寻找《圣经》的隐藏含义；他同时是一个炼金术士，因为他希望借此寻求通向美德或者不朽的隐藏密码。作为物理学家，牛顿发现了宇宙中掌控一切运动的普适定律，这一定律之前一直被自然隐藏着。所以牛顿相信，空间的实质又一次被自然所隐藏，这一次，只有神能看清其本质。
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此外，对于绝对空间，牛顿还提出了一些基于物理学的论证：尽管人类无法获悉绝对位置，却可以感知某些绝对运动。
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尽管孩子们不能飞，但他们可以旋转，而且他们喜欢旋转。当孩子们发现旋转会让他们感觉有些头晕时，他们会欣喜若狂，会不停地转啊转。牛顿没有孩子，不妨让我们想象一下这样的场景。牛顿的小外甥女凯瑟琳在舅舅的书房内不停地转啊转，看到她高兴的表情，牛顿陷入了沉思。他把这个还在笑着抖着腿的小女孩抱到膝盖上，告诉她之所以会感到头晕，是因为她感知到了绝对空间，而绝对空间就是神。“为什么你会感觉到头晕？因为神的手碰到了你。”牛顿这样说道。随后他告诉小外甥女，她感到头晕的原因，并不是因为她相对于家具旋转，也不是因为她相对于房子或猫旋转，而是因为她相对于空间本身旋转。如果空间能够让她晕眩，那么空间一定是真实的。听着牛顿的解释，小女孩乐不可支。“为什么？”她一边嚷着一边跳到地上，开始追逐跑出书房的猫。
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让我们把依然在思考引力和生死的牛顿放下不表，回到如何定义“运动”这个问题上。
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我们只可能接触相对时间
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当我们说“某一个物体在运动”时，我们指的是它的位置会随时间发生变化，这一定义基于常识。但仔细来看，这一定义又需要我们知道什么是时间。类似于绝对空间与相对空间的情形，在此，我们将会陷入绝对时间与相对时间的两难。
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在人类的感知中，时间意味着改变。某个事件所发生的时间取决于它与其他事件的先后关系，比如读钟表上的时间。所有钟表以及日历所显示的都是相对时间，正如所有地址都是相对位置一样。但是牛顿相信，在变化万千的世界之下隐藏着只有神才能感知的绝对时间。现在，让我们来回溯一下绝对时间说提出后引发的辩论。牛顿的竞争对手莱布尼茨同样信仰神。不过与牛顿不同，莱布尼茨相信，神并不自由，不可能随心所欲，他崇拜的是无上理性的神。如果神拥有完美的理性，那么自然界的万事万物必然有各自存在的理由，这便是莱布尼茨的充足理由律。换句话说，对于任何一个形如“宇宙为什么是这样而不是那样”的问题，充足理由律声称，这类问题的答案必然存在。当然，有些问题注定没有理性的答案。对此，莱布尼茨认为，提出这些问题本身就意味着承认逻辑思维中存在着错误。