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物理世界的本质 小结
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本章将空间体系多样性的观念扩展为空间和时间体系的多样性,被称为空间体系的空间内的位置体系,只是空间和时间里事件位置的一个更为完备的体系的一部分。大自然并没有给出任何明示,说这些体系中的哪一个比其他的体系更优先。我们身处其中相对静止的、特别的体系,相对于我们有一个其他体系所不具备的对称性,因此,我们转到常用的假设,即这个特别体系是唯一合理和适当的体系。但是现在应当抛弃这个以自我为中心的见解,应该在同等基础上对待所有的体系。将时间和空间一并考虑,我们便能够理解体系的多样性是如何发生的。它们对应于事件的四维世界断面的不同方向,这些断面就是“世界范围的瞬间”。并存(现在)被看成是相对的,绝对并存的否定与绝对速度的否定密切相关。绝对速度的知识使我们能够确信过去或将来的特定事件在“此地”而非“此刻”发生,绝对并存的知识可以告诉我们某些事件在“此刻”而非“此地”发生。摒弃这些人为的断面,我们就看见了在沙漏图腾计划之后组织粒飞散和交错的绝对世界结构。我们通过参考该结构来辨别事件的空间类型和时间类型隔开的区别——一种对我们认为空间和时间是根本不同的本能感觉进行辩护和解释的区别。新的概念对实际物理问题的许多重要的应用太过于专业而不能在本书讨论,比较简单的应用之一,是确定物体的物理性质随快速运动的变化,由于运动能够同样恰当地描述为我们自身相对于物体的运动,或者物体相对于我们自身的运动,因此它不能影响物体的绝对行为。长度、质量、电磁场、振动周期等的变化,仅仅是从物体处于静止的体系转到观察者处于静止的体系时所导入的计算值的变化,至此,就容易计算任何这些量的变化公式,由此也就确定了体系的几何关系。
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[1]光速的测量值是往复速度的平均值,除非已设置了“现在”线,单独沿一个方向的速度测不出来,所以它不能用来设置“现在”线。因此要画“现在”线有点困难,“现在”线只有靠武断的假定和公约才能移动。实际上所采用的公约是(相对于观察者)在相反两个方向上的光速是相等的,据此所得到的“现在”线也因此必然成为一种公约。
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[2]在图4里,比例尺表示的一秒时间相应于空间的7万英里。如果我们采取一个经验上更普通的比例,比如说一秒相当于一码,那么“现在所见”线就差不多变成水平的了;这就很容易明白,为什么把四维连在一起的圆锥,对分隔各维的断面会出现错误。
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[3]在一般的相对论里用到测量系统,其中光速不再被赋予相同的恒定值,而是相应于绝对的世界结构的组织里连续变化。
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[4]这一类附加条件显然是必要的,我们经常为了特定目的采用绕地球旋转的坐标系。在这个坐标系里,星球每一天转一圈,因此被认为具有巨大的速度。
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物理世界的本质 第四章 宇宙的静止
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洗牌
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现代物理世界的观点并不全都是由近25年所产生的概念构成的,我们现在不得不处理产生于19世纪早期、自玻尔兹曼时代以来没有发生根本变化的一组观念,如今这些观念显现出巨大的活力和发展。这个主题在这一阶段是相关的,因为它影响到时间问题的深层观点。但这在物理理论里是至为根本的,所以我们迟早必然要在任何全面的探究里涉及它们。
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如果从制造商送来的纸牌中取出一沓,并花几分钟洗牌,这样所有原来的系统顺序痕迹便消失了。不管你们把牌洗多久,原来的顺序也绝不会再现。做过的事情就不能撤销,也即,引入随机因素代替了整齐地排列。
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即便不完美的列举说明也可能有益,因此我在这里简单说两点,这两点影响有关的说明,而非我们计划中的应用。其一,说纸牌搅混后就不能被恢复基本上不正确,如果高兴,你们可以把纸牌整理成它们原来的顺序。但考虑到发生于物理世界里的搅混时,我们不会被如你一样的解围者所困扰。我并没准备说我们将要得到的结论是怎样长久地束缚着人类的心灵,因此我把你们排除——至少我把你们在整理纸牌时所使用的心理活动排除。我之所以允许你们洗牌,是因为你们能够心不在焉地洗牌的缘故。其二,说原来的顺序绝不再现也不完全正确,某一天会发现完全混乱的一组纸牌回复到它原来的顺序,这就是巧夺天工了,那样的原因是因为这一组纸牌数相对很少。在我们的应用中,因事件数目庞大,所以可以忽略这种偶然性。
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下面将继续我们的内容——
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任何事情一旦发生,就不能撤销,通常可将其还原为随机因素的引入,这一点与洗牌过程相似。
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洗牌是“自然”所不能撤销的唯一的事件。 当汉普特·丹普特重重坠落时—— 国王所有的马和国王所有的人 都不能够把汉普特·丹普特重新组合到一起。
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业已发生的某些事情不能被撤销,坠落是能够取消的,不必劳烦国王的马和国王的人,如果下面设置了一个弹性的垫子就足够了。在坠落的最后时刻,如果汉普特·丹普特具有了动能,方向合适,该动能恰好足以将他再弹回到墙上。但是,如果弹性的垫子不存在,那么在坠落末端将发生不可撤销的事件——亦即,有一个随机因素进入了汉普特·丹普特。
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但是,我们为什么假设洗牌是唯一一个不能被撤销的过程呢?
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“动着的手指”书写,而且,已经在继续了, 继续运动;纵使 以你所有的“虔诚”和“智慧”, 也不能诱使它后退撤销半行。
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在没有洗牌时,运动着的手指就停下来了吗?物理学毫不迟疑地给出了肯定的答复。要对此做判断,我们必须检视自然那些操作可能发生而不会出现随机因素增加。这要分成两类:第一,我们能够研究控制单个单位行为的“自然”法则,显然,在这些问题里不会发生洗牌现象,你们不能把黑桃A从一组牌中取出而对它洗牌。第二,我们能够研究业已完全混合而没有余地再增加随机因素的多张纸牌“自然”的过程。如果我们的论点正确,那么对这两种情形的任何状态都能够撤销,我们即可考察第一种情形,第二种情形要放在本章后面考察。
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对于可视为单个单位的物体的任何变化均能够撤销,“自然”法则承认它,撤销与产生同样容易。地球沿轨道运行受运动法则和重力法则支配,这些法则规定了地球的实际运动,但它们也精确规定了反向的运动。在同一力场内,地球能够回溯其轨迹,仅仅依赖于它如何出发。说我们没有权力把出发当做问题不重要的部分排除,这可以反对。出发与支配它随后的运动的法则一样,是“自然”连续计划的一部分。确实,天文学家具有说明为什么八大星球都同样地绕着太阳运行的理论,但那是八大星球的问题,而不是单独一个星球的问题——是一组纸牌的问题,而不是孤立的纸牌的问题。如果把地球的运动看成一个孤立的问题来处理,那么没有人能够梦想到在“自然”法则里加入,要求它必须这样转而不是相反的条款。
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在电磁场里,也存在同样的运动可逆性,原子物理学能够给出另一个例证。量子原理承认从一个原子可以辐射出某种一定剂量的光,这些原理也承认同一种类和剂量的光的吸收,亦即放射撤销。我很抱歉没有足够多的说明性例子,但必须谨记,物体的许多性质,例如温度与构成物质众多相互分割的原子有关,由此,控制温度的原理不能被视为控制单个个体行为的法则。
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