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是莱布尼茨宇宙,还是玻尔兹曼宇宙

时间:2023-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:就让我们称之为“莱布尼茨宇宙”,这样的宇宙满足全同关系的同一性原则。莱布尼茨宇宙和玻尔兹曼想象中的宇宙有着天壤之别。这个问题的本质是,我们到底生活在一个莱布尼茨宇宙中,还是一个玻尔兹曼宇宙中。莱布尼茨宇宙与此截然相反:从定义上看,莱布尼茨宇宙不允许任何瞬间重现。一个宇宙不可能既是莱布尼茨式的,同时又是玻尔兹曼式的。只有在莱布尼茨宇宙中,时间才是完全真实的。

我打算给每一个瞬间、每一个事件各不相同的假想宇宙起一个名字,这会让我们的讨论变得容易许多。就让我们称之为“莱布尼茨宇宙”,这样的宇宙满足全同关系的同一性原则。

莱布尼茨宇宙和玻尔兹曼想象中的宇宙有着天壤之别。在后一版本的宇宙中,大部分宇宙的历史都处于热平衡态;熵达到了最大值,不存在任何组织或结构。在这段死寂而又漫长的历史中,偶尔会有一些统计涨落产生出某些组织和结构。这些组织和结构仅能维持一小段时间,随后便会由于宇宙的熵增趋势而逐渐消散。我们将这样的宇宙称为“玻尔兹曼宇宙”。

我们的未来由什么决定呢?这个问题的本质是,我们到底生活在一个莱布尼茨宇宙中,还是一个玻尔兹曼宇宙中。在莱布尼茨宇宙中,没有任何两个瞬间相像,从这个意义上说,时间是真实的。在玻尔兹曼宇宙中,许多瞬间会不断重复出现——即便这些瞬间不是完全一模一样的,它们的相似程度总能满足你要求的精度。近似地讲,几乎所有玻尔兹曼宇宙中的瞬间都完全相似。这些瞬间同属平衡态,所以大致上一样。对诸如温度、密度等体积量来说,测量的平均值总是一样的。当然,原子可以在平均值附近涨落。但这些涨落,并不足以改变宏观尺度的组织和结构。

在玻尔兹曼的宇宙中,如果你等待的时间足够长,宇宙或许会以你要求的精度重现任一位形。一般来说,两次重现之间的间隔会是庞加莱回归时间。但如果时间是永恒的,那么每个瞬间都能重现无穷多次。

莱布尼茨宇宙与此截然相反:从定义上看,莱布尼茨宇宙不允许任何瞬间重现。一个宇宙不可能既是莱布尼茨式的,同时又是玻尔兹曼式的。我们的宇宙到底属于哪一种呢?

如果时间是真实的,两个完全相同的瞬间就不可能存在。只有在莱布尼茨宇宙中,时间才是完全真实的。莱布尼茨宇宙拥有极高的复杂度,产生出满是独特模式和结构的大规模阵列。这些模式和结构会随时间不断改变,以保证每个瞬间与其他瞬间有所不同。我们的宇宙确实就是这个样子。

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