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2.方向的消失(1/2)

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如果比移动树木的俄耳甫斯

更轻柔

你会去拉齐特琴

生命的源泉不会逆转

回到徒劳的暗影……

命运残酷

但所需负担的轻了

因为一切回头的尝试

都是徒劳

永恒的激流来自何处?

在山上和平原上,时钟也许以不同的速度运行着,但关于时间,这真是与我们最为息息相关的一点吗?一条河里,离岸边近的地方水流得较慢,河中间要快一些——但河水仍然在流动着……时间不也是从过去到未来,一直在流逝吗?上一章中,我们曾深入思考过时间流逝的精确测量——时间的计数问题,但让我们先将这个问题搁置一旁。关于时间,有另一个更为重要的方面:它的路径,它的流动,里尔克《杜伊诺哀歌》第一首中那永恒的激流:

永恒的激流始终席卷着一切在者,

穿越两个领域,并在其间湮没它们。

过去与未来有别。原因先于结果。先有伤口,后有疼痛,而非反之。杯子碎成千片,而这些碎片不会重新组成杯子。我们无法改变过去,我们会有遗憾、懊悔、回忆。而未来是不确定、欲望、担忧、开放的空间,也许是命运。我们可以向未来而活,塑造它,因为它还不存在。一切都还有可能……时间不是一条双向的线,而是有着不同两端的箭头。

对我们影响最大的是时间的这一特征,而非其流逝的速度。这是关于时间最基本的一件事。时间之谜在于我们可以感知到的脉搏的跳动,在于内心深处的记忆之谜,以及对未来的担忧。这就是思考时间的意义。这种流动究竟是什么呢?在世界的基本法则中,它居于何处?在世界的运行机制中,把已经存在的过去与尚未存在的未来区别开的,是什么呢?对我们来说,过去与未来为何如此不同?

19世纪与20 世纪的物理学就在讨论这些内容,并且遇到了一些意想不到、令人困惑的问题。与之相比,时间在不同地方以不同速度流逝倒显得不那么重要。在描述世界机制的基本法则中,过去与未来、原因与结果、回忆与希冀、遗憾与目标……它们之间的差别并不存在。

热量

一切都源于一次弑君。1793年1月16日,法国的国民公会判处路易十六死刑。反抗也许根植于科学的最深处:拒绝接受当前事物的秩序。1其中做出重大决定的是罗伯斯庇尔(robespierre)的一个朋友,名叫拉扎尔·卡诺(zare carnot)。卡诺非常喜爱伟大的波斯诗人萨迪·设拉兹(saadi shirazi)。设拉兹在阿卡[1]被十字军俘虏并奴役,但他的光辉诗句现在竖立于联合国总部的入口处:

亚当子孙皆兄弟,兄弟犹如手足亲。

造物之初本一体,一肢罹病染全身。

为人不恤他人苦,不配世上枉为人。

而诗歌也许是科学的另一个源头:能够看见不可见之物。卡诺给他的大儿子取名萨迪。萨迪·卡诺(sadi carnot)诞生于诗与反抗之中。

萨迪·卡诺年轻时对蒸汽机充满热情。19世纪伊始,蒸汽机利用火推动机器运转,进而开始改变世界。1824年,他写了一本小册子,标题很吸引人,叫《论火的动力》,试图阐明这些机器运转的理论基础。这本短小的专著中包含一些错误的假设:他假设热量是一种有形的实体——一种流体,从高温物体“下落”到低温物体时会产生能量,就像瀑布的水从高处落到低处时会产生能量一样。这其中包含一个关键性的概念:归根结底,蒸汽机的运转是由于热量从高温物体传到低温物体。

萨迪的小册子传到了一位目光如炬、严格苛刻的普鲁士教授手里,这位教授的名字是鲁道夫·克劳修斯(rudolf ci)。他在紧要关头抓住了问题的根本,阐述了一条注定留名的定律:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。

此处的关键点在于其与物体下落时的区别,例如,一个球可能会下落,但它也会反弹回来,热量则不然。

这是唯一一条能够把过去与未来区分开的物理定律。

其他任何一条定律都无法做到这一点。掌管力学世界的牛顿定律不行,描述电与磁的麦克斯韦方程组不行,爱因斯坦相对论的引力方程不行,海森堡、薛定谔、狄拉克的量子力学方程也不行,描述基本粒子的 20 世纪物理学还是不行……这些方程都无法把过去与未来区别开。2如果这些方程允许一系列事件发生,那么也会允许这一系列事件在时间上的逆过程发生。3在世界的基本方程中4,仅仅在有热量的地方,时间之矢才会出现。[2]因此时间与热量的联系是根本性的:每当过去与未来的差别显现,都会有热量参与其中。如果一个过程倒过来看很荒谬,那么一定有东西被加热了。

如果一段影片中有一只球在滚动,我无法分辨影片是正常放映还是在倒放。但是如果球停了下来,我就知道是正着播放的。倒放的话,这就是不可能发生的事:球自己动起来了。球减速到最终静止下来,是由于摩擦,摩擦生热。只有在有热量的地方,才会有过去与未来的差别。例如念头,从过去延展至未来,而非反之——实际上,思考也会在我们的大脑中产生热量。

克劳修斯引入了一个量,来量度热量的单向不可逆过程。由于他是个很有学识的德国人,他用了古希腊语“熵”为之命名:

我喜欢用古代的语言来给重要的科学量命名,这样它们就不会在现在依然在使用的各种语言中发生变化。因此我建议把物质的这个量命名为“熵”,在希腊语中意为“转化”。

克劳修斯的“熵”用字母 s 表示,是个可测量也可计算5的量,在孤立系统中会增加或保持不变,但永不减少。为了表示它永不减少,我们可以这样写:

Δs≥0

读作“delta s 永远大于或等于零”,我们把它称为“热力学第二定律”(热力学第一定律是能量守恒定律)。其核心在于热量只能从高温物体传到低温物体,而非反过来。

请原谅我写了这个方程——这是本书中唯一一个方程。它是时间之矢的方程,我忍不住要把它加进这本关于时间的书里。

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