内容简介
“挑战时间”的物理学家、“宇宙大问题”的思想哲人朱利安·巴伯学术生涯巅/峰之作!
通过提出“雅努斯点”理论,重构时间箭头的起源,挑战传统热力学中“宇宙必然走向死寂”的悲观宿命论,朱利安·巴伯创造性提出三大观点:第一,时间的流动不是单向的,而是双向的;第二,熵增并不会导致宇宙走向热寂,而是会让宇宙形成新的结构;第三,时间不是客观的物理学现象,而是主观的深刻体验。
从熵到
,继“第yi性原理”之后,刷新认知的又一底层逻辑!
借用雅努斯神的概念,朱利安·巴伯创造性地提出“雅努斯点”的概念。他认为,宇宙大爆炸并不是时间的起点,时间并不是从大爆炸流向现在的。而雅努斯点是宇宙时间轴上的一个点,从这个点出发,时间可以向两侧同时流动。而热力学定律并不能用于论证时间箭头
精彩书评
朱利安·巴伯是位有一定知名度的物理学科普作者,有过一些物理学方面的著述,其中有几本相当畅销。《时间新史》是面向普通读者的,同时又与一般的科普著作不太一样,因为作者还借此阐述了他自己的一些学术观点。本书主要阐述他对于“时间箭头”问题的观点,阐述比较清晰、准确,解释一些问题所打的比方也构建得很好,既容易理解,又相当严谨。
陈学雷
中国科学院国家天文台研究员
《我们宇宙卷曲的一侧》译者
在浩瀚的时间长河中,宇宙的起源与终ji命运一直是科学家和哲学家共同追寻的谜题。朱利安·巴伯的新书《时间新史》以独特的视角和严谨的科学态度,尝试为这一永恒的谜题提供全新的解答。巴伯不仅深入探讨了热力学、量子力学和宇宙学等科学领域的核心理论,还从哲学、历史,甚至艺术的角度出发,揭示了时间与宇宙之间深刻而复杂的联系。本书不仅是一段科学理论的探索之旅,更是对人类存在意义的深刻反思。
苟利军
中国科学院国家天文台研究员
中国科学院大学天文学教授
这是一本硬核科普大作。朱利安·巴伯的这本《时间新史》,可以用一句话概括其核心思想:时间箭头或许并非固有的存在。用作者的话说就是,时间箭头从宇宙“雅努斯点”涌现。阅读此书,诧异、好奇、理解、疑惑、赞叹,乃至跃跃欲试的辩论冲动,将伴随始终。
值得一提的是,如果在阅读的过程中能将脑海中不时涌现的东方的“太极阴阳鱼”形象与古罗马的“双面神”雅努斯相互映照,阅读体验或将更加丝滑、神奇。
段永朝
苇草智酷创始合伙人
信息社会50人论坛执行主席
科学史上每个重要新概念的提出都挑战了当时人们的看法,本书的雅努斯点也不例外,它新奇又惊世骇俗。不同于传统观点,作者认为宇宙并不是一个封闭的盒子,我们应该在宇宙的整体中寻找时间箭头的起源。本书体现了作者的独立思考,文笔流畅,内容相当硬核,对一些科学大家的观点的点评也颇为精当。
汪 波
文津奖得主,资/深芯片研究专家
《芯片简史》《时间之问》作者
目录
重磅赞誉
推荐序一 对时间的重新思考
陈学雷
中国科学院国家天文台研究员
《我们宇宙卷曲的一侧》译者
推荐序二 从时间箭头到雅努斯点
苟利军
中国科学院国家天文台研究员
中国科学院大学天文学教授
《中国国家天文》执行总编
第一部分 超越熵增,突破有限与衰败的宇宙宿命
第 1 章 重新思考时间与宇宙的本质
时间箭头
对称之惑
时间新理论:雅努斯点
第 2 章 极简热力学,决定所有变化都只能是单向的
虔诚的永恒:热力学第一定律
被禁止的永动机:热力学第二定律
第 3 章 果壳之中的宇宙,从无限过去到无限未来
平衡的噩梦
阻止宇宙的毁灭
不确定的微观世界
第4章 策梅洛vs. 玻尔兹曼: 热力学第二定律错了吗
山雨欲来
沙坑里的凉鞋
不了了之的论战
未解决的问题
第5章 玻尔兹曼大脑的奇妙历史――无序才是宇宙最初的设定
玻尔兹曼大脑
依然在盒子之内:爱丁顿、费曼与彭罗斯
第二部分 时间新理论:双面神宇宙揭示无序与复杂的应对之道
第6章 雅努斯点,当时间可以倒流
从三体到N体
两全其美的宇宙
第7章 玩具宇宙,三体系统有可能让我们重新选择未来
三体玩具模型
时间与山峰
第8章 倒下的纸牌屋,宇宙是完全不可预测的
不可被腐蚀的怀疑主义
牛顿的纸牌屋
马赫与广义相对论
尺度的魅惑
第9章 复杂度与多样性,在宇宙的膨胀中越发明显
形状复杂度
复杂之尺:如何分辨青蛙和王子
第10章 形状空间模型,我们如何预测复杂度
硬币粘在气球上
形状空间
第11章 从集体视角转变为个人视角,便可找到无序中的有序
讽刺的角色反转
脱落的眼鳞
第12章 最美丽的系统,源于更高级的“统一性”
自混沌中涌现的结构
从发条宇宙到俄罗斯套娃
第13章 不变变分原理―― 纯粹数学是一首逻辑概念的诗篇
诺特定理
殊途同归
第14章 蒙眼的造物主,重写宇宙的全新历史
我们生活在宇宙的哪个解中
全新的宇宙故事
第15章 恰当的“熵”,让我们从典型的混乱状态转变到我们想象的最有序状态
拆除宇宙的墙
熵的替代者
黑洞蒸发
第16章 全爆炸一瞥:它不制造混乱,而是创建秩序
全碰撞的前世今生
宇宙地形图
全爆炸与时间反演
“皇家零”的统计意义
量子力学的暗示
宇宙艺术
第17章 雅努斯点是试金石,让我们真正了解大爆炸的样貌
爱因斯坦之“罪”
比安基I
“重物不重要”
20 世纪数学炼金术
第18章 大尺度结构,在变化中确保“不变” 的终极模型
暴胀理论,宇宙三大问题之解
替代暴胀理论
量子宇宙法则
第19章 创造宇宙结构,超越衰败的宿命
宇宙的标准叙事
热力学行为的涌现
有趣事物的生与死
结 语 快必有慢,酸必有甜,暗必有明
悲观者与乐观者的宇宙
宇宙的审美
献给宇宙的颂歌
致谢
注释
参考文献
试读
时间箭头
时间向前流逝,每个人都有这种感觉。这不仅是感觉,也是实实在在的、可观测的现象。时空中发生的所有过程,无论是近在咫尺还是远在天边,无论是在久远的过去还是此时此刻,都朝着同一个方向展开。所有的动物,包括人类在内,都向着同样的方向衰老——我们从没有见过越活越年轻的人。天文学家观测了数百万颗恒星,非常清楚它们是如何衰老的——它们的衰老方向和我们一样。在世界各地的海岸边,洪波涌起,惊涛拍岸,卷起千堆雪,然而浪花永远不会再还原成波浪。
时间是有箭头的。我们记住的是过去,而不是未来。将电影胶片倒放,会颠倒情节的因果关系:潜水员入水时并没有溅起水花,而是在水花消失时破水而出。无数的时间箭头渗透在生活中,构成人类存在的基本过程:出生、成长、死亡。总之,时间箭头定义了时间的方向。
有三种时间箭头特别重要,因为它们可以用很精密的数学方法来处理。第一种时间箭头是最常见的趋向平衡的过程,本书将特别关注这种情况。举个例子,把一杯水放在桌子上,用手指使劲搅动水,水面会泛起波纹,移开手指后,波纹很快就消退了,水面又恢复了平静。这是一个不可逆过程,因为
无论我们再观察水的表面多久,它都不会再度自发泛起波纹。当一种状态不再发生变化,我们就称其达到了平衡态。上面这个例子我们可以用眼睛看见,而下面这个更重要的例子——热平衡(这也是本书的主题),我们可以感觉到。
当我们从一个温暖的房间来到一个寒冷的房间,马上就会感觉到温度的变化,因为身体的热量正在向周围流失。类似的例子还有很多:杯子里的热咖啡放着不喝,温度就会冷却至室温。
第二种时间箭头与推迟波有关。不要被它的名字吓住,下面让我们通过一个例子来了解它。向平静的池塘扔一块石头,石头入水处会出现向外扩散的圆形水波。这种波之所以叫作推迟波,是因为其在石头入水之后才出现——先有因后有果。我们永远不会看到水波先在池塘岸边出现,然后向池塘中心汇聚,接着喷出一块石头,最后石头飞到我们手中——尽管这样也符合流体力学和力学定律。除了水波具有这种推迟特性,收音机和电视的信号也是如此,它们从发射台传送到各家各户,而不是反过来。
第三种时间箭头来自量子力学。关于量子力学,一个大名鼎鼎的例子就是“薛定谔的猫”。根据量子理论,一只猫可以同时处于“既死又活”的叠加态,这种状态可以用某种波函数来描述。只有当人们进行观测以确定猫的状态时,波函数才会发生坍缩,这时生和死两种可能只有一种会成为现实。
20 世纪20 年代,英国天体物理学家阿瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)首创“时间箭头”一词。1919 年,爱丁顿证实了广义相对论的预言,并将此信息通过一封长电报发给了伦敦的《泰晤士报》,《泰晤士报》基于此电报所刊发的报道使爱因斯坦一夜之间成为世界名人。爱丁顿提出的时间箭头主要是与平衡相关的时间箭头,后来人们经常用这个词指代所有的时间箭头,本书后续也是如此。




















