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第9章 虚时间

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当初,因为宇宙起源的问题,物理学界一直没有一个定论,所以这个问题在一开始是没答案的。

虽然爱因斯坦相对论告诉大家,宇宙是有一个奇点的,可当时这个观点并没有被广泛接受,只是觉得是比较靠谱的答案,仅此而已。

毕竟在宇宙还是一个奇点的时候,宇宙规律完全失效,相对论也解释不了,这也就意味着相对论在宇宙一开始的时候就失效了……但是为了宇宙起源的问题,物理学界还是没少忙活,毕竟这个问题必须而且急切需要一个答案,因为……如果这个问题不解决,上帝他老人家就要承担宇宙起源的问题了,这……

是让以理性着称的物理学届难以接受的。

因此,为了解决宇宙起源的问题,很多人也都进行了不懈的努力和推导工作。

其中,斯蒂夫霍金,利用数学方法引入了一个叫“虚时间”的概念,提出了一个“无边界宇宙模型”。用它来解决宇宙起源的问题。

在这个模型中,宇宙是一个四维的球状时空,没有奇点,也就不存在起源问题了。

那么这个“虚时间”到底是什么呢?

霍金把我们日常感知到的那个时间叫做“实时间”,也就是具体的,可以用来计量的时间,实实在在的时间。

而“虚时间”是和“实时间”相对的一个概念,但我们平常感觉不到,因为它是一个数学概念,跟数学上的“虚数”有关。

简单说一下什么是“虚数”。我们都知道,任何数的平方,一定大于等于零,比如-5的平方是25,所以只有0和正数才有平方根,负数没有。但数学家在计算中经常会遇到一些奇怪的数字,比如根号-5,你说这怎么办?这种负数的平方根,是一个纯粹的数学概念,不会在实际生活中出现,所以叫“虚数”。

这就是霍金对于“虚时间”的灵感。

那虚数怎么表示呢?我们平常画的数轴,都是一条横线,负数在0点左边,正数在右边。如果我们从这条数轴的0点,画一条跟它垂直的纵轴,那这条纵轴上的数字,就是虚数了。所以在数学模型中,代表实数的实数轴,和代表虚数的虚数轴,是相互垂直的。

虚时间的概念,就跟虚数有关。

按霍金的这个说法,用虚数来度量的时间,也就是虚时间。

说到这个理论的时候,霍金简单的画了一张图,其实也就是两根互相垂直的数轴,横着的那一根,代表宇宙在实时间中的历史;竖着的那一根,代表宇宙在虚时间中的历史。

所以在这个数学模型中,实时间跟虚时间之间是垂直的,宇宙在实时间中的历史,跟在虚时间中的历史,也是相互关联的。

这听起来有点抽象,我们只要知道,虚时间其实就是对实时间做了一种数学上的转换处理,二者之间有密切关联,就好像是对方的投影一样,就像具体的人和人的影子一样,这就可以了。

那么问题就来了,这种数学转换到底有什么用呢?

霍金解释说,爱因斯坦在广义相对论中,把实时间和三维空间合并了起来,组成了四维时空。但是在这个时空中,时间和空间的方向是不一样的。你想啊,一个人可以在空间的任意方向上移动,前、后、左、右,你能从家里出门,也能原路返回,你可以在公路上朝着北开,同样你可以在公路另一边朝着南开,当然,单行道除外……

但是在时间方向上,就只能从过去走到未来,单向移动,这就有点局限了。

但霍金通过数学转换,引入虚时间的概念之后,这个情况就变了。

虚时间在数学上等价于空间,按照霍金的说法,就相当于是空间的第四个方向。虚时间就相当于一条双行道,比实时间更为灵活,具有更多的可能性。

在虚时间的帮助下,霍金就为宇宙的历史赋予了形状。

“这个虚时间,可以给空间赋予时间的属性,时间可以解释空间,但你究竟要说什么呢?今天的宇宙,也一定存在这种情况的,你难道要告诉我……我们应该去掌握虚时间,穿越到过去吗?”奥德修斯问着,“这简直就是潘朵拉的盒子!”

奥德修斯似乎没能了解唐毅的意思,但是奥德修斯这番话却提醒了唐毅,穿越到未来……

不过,唐毅并没有纠结这个问题,而是先放在了一边,然后继续说道:“不是这个意思,我只是在想,关于空间的问题!”

“霍金利用这种方法,把时间变成了一个跟空间差不多的东西,构建出了一个四维的球面宇宙模型,也就是“无边界宇宙模型,你是要说这个问题吗?”奥德修斯回答说。

“没错!”唐毅一拍大腿。

无边界宇宙模型,其实不难理解。

这个宇宙,在霍金眼里,应该是什么样呢?霍金用地球做了个类比。

人类无法想象四维的东西,只能理解我们生活的三维空间,也就是上下、前后、左右,三个维度。

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