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时间
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**观点复述**
**引言:物理学的一大难题——时间**
演讲者首先介绍了量子计算领域的杰出物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch),并提到他独创的、被称为**“构造者理论”(Constructor Theory)**的“万有理论”。最近,多伊奇和他的合作者基亚拉·马莱托(Chiara Marletto)发表了一篇雄心勃勃的论文,试图解释时间的起源。
演讲者指出,时间是物理学家的一个巨大难题。尽管人类自思考之初就在思索时间,但其本质至今仍不明晰。事实上,许多物理学家现在相信,时间在根本上并不存在。
这篇新论文正是试图解释:一个在根本上没有时间的宇宙,如何能够涌现出我们所感知的、用于记录变化的“表观时间”(apparent time)。演讲者幽默地总结道:“这就是现代物理学的工作方式:首先,我们否认某物的存在,然后我们解释它从何而来。”
**时间问题的根源:量子引力**
时间之所以如此难以理解,是因为它与量子引力问题深度纠缠。量子引力是物理学中缺失的一环,旨在将爱因斯坦的广义相对论和量子物理学统一起来。而这两大理论对时间的处理方式截然不同。
- 广义相对论中的时间:时间只是一个坐标,并且有无数种选择它的方式,就像在纽约市地图上可以有无数种绘制坐标网格的方法一样。不存在唯一的时间。
- 量子物理学中的时间:如果时空本身具有量子属性,那么我们可能同时拥有多个不同的时间。演讲者坦言,没有人知道“同时拥有多个时间”是什么意思,而这正是问题的核心。
因此,量子引力领域的通常做法是,暂时搁置时间的根本定义,转而尝试从物质中“引导”出时间。具体来说,就是利用物质构型的相对变化来构建一个类似钟表(如振荡器)的系统,并从中提取出时间的概念。
**构造者理论:一种颠覆性的物理学视角**
多伊奇和马莱托提出的“构造者理论”采用了一种截然不同的方法。演讲者称赞了他们大胆无视整个物理学正统框架的勇气,并形容这个理论像是“没有相对论的广义相对论”和“没有量子的量子物理学”。
构造者理论的核心思想
这个理论认为,宇宙最终可以被解释为对物理系统进行的**“转换”(transformations)。定义宇宙的根本法则,在于哪些变化是可能发生的**。
- 任务(Tasks):这些可能发生的变化被称为“任务”。
- 构造者(Constructors):促成这些任务发生的主体被称为“构造者”。
“构造者”最终决定了在我们的宇宙中什么能够发生。一个简单的例子是促进化学反应的催化剂。构造者必须具备一定的复杂性,不能是单个粒子。因此,构造者理论是一种反还原论的方法。其核心理念是,自然界的所有基本属性,都蕴含在我们宇宙能够产生的构造者类型之中。
演讲者承认,这种思维方式听起来“奇怪地颠倒”,但这正是其颠覆性所在。
**用构造者理论构建时间**
在这篇新论文中,他们阐述了如何利用构造者来“构建”时间。
摒弃传统时钟模型
一个直观的想法是使用能够执行重复性任务的构造者,这类似于传统的振荡器模型。但这种方法行不通,因为我们无法预先知道每次重复的任务是否发生在相同的时间段内。这个“时钟”可能会像Windows更新一样,越走越慢。
“空任务”作为基本单位
他们采用了一种更巧妙的方法:他们确定了最短的任务,那就是**“什么都不做”。这个任务指的是一个构造者开启后立刻关闭**。他们称之为**“空任务”(null task)**。
然后,他们将所有可能的“空任务”集合在一起,并将宇宙中任何其他系统的变化与这些“空任务”进行相对测量。通过这种方式,他们引入了一种变化的度量衡,这在某种意义上就是时间。
**对理论的评价与个人感受**
演讲者坦言,他花了两天时间才勉强想出一种解释这个高度抽象理论的方式。但他认为,物理学正需要这样能够打破主流框架(即基于初始条件的微分方程)的激进想法,因此他欣赏这种大胆的尝试。
然而,他也提出了自己的一个疑虑:这个论证似乎有点循环论证。因为,如果你事先没有时间的概念,一个“任务”又如何“运行”呢?但他谦虚地表示,或许只是他自己的大脑无法理解其中的奥妙。
他用一个“疯癫计量表”来形容自己对这个理论的看法:要么是0分(毫无意义),要么是10分(革命性的),但他不知道是哪个。他希望构造者理论最终能为他构建一个更好的计量表。
**观点问题分析**
该视频对物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)和基亚拉·马莱托(Chiara Marletto)提出的“构造者理论”及其关于时间起源的最新论文进行了介绍和初步评论。演讲者(Sabine Hossenfelder,一位知名的理论物理学家和科学传播者)的观点展现了专业人士面对一个激进新理论时的典型反应:既欣赏其颠覆性的勇气,又对其核心逻辑的严谨性持怀疑态度。其观点本身非常平衡,但我们可以从更深层次分析其背后反映的问题。
1. 构造者理论本身的问题(演讲者已触及)
演讲者敏锐地指出了该理论最核心的逻辑弱点——循环论证的嫌疑。
- “任务运行”预设了时间:这是对该理论最致命的诘问。构造者理论试图从“可能发生的任务”来推导出时间,但“任务”或“转换”这个概念本身就隐含了从一个状态(初始状态)变为另一个状态(最终状态)的过程。而描述这个“过程”的展开,似乎不可避免地需要一个先验的、类似于“时间”或至少是“次序”的维度。如果一个任务没有时间来“运行”,它如何从“可能”变为“现实”?演讲者用“我的大脑太小”来谦虚地表达了这个深刻的哲学和逻辑困境。
- “空任务”的定义模糊性:理论将“最短任务”定义为构造者“开启后立刻关闭”。但“开启”和“关闭”这两个事件本身就构成了时间序列上的两个点。什么是“立刻”?在没有时间度规的情况下,这个词是无意义的。它似乎预设了某种最小的时间间隔或普朗克时间的存在,但这恰恰是理论试图去“构建”而非“预设”的东西。
2. 演讲者观点的平衡性与“专业偏见”
演讲者的评论非常专业和克制,但其背后也反映了一位在主流物理学框架内深耕多年的科学家的视角。
- 欣赏“颠覆性”:她明确表示,物理学需要打破基于“初始条件+微分方程”这一主流范式的想法。这显示了她对当前理论物理学困境(特别是量子引力问题)的深刻认识。她认识到,现有的数学工具可能已经走到了尽头,需要全新的、甚至在哲学层面上的革命。
- 对“反还原论”的保留态度:她提到构造者理论是“强调非还原论的”。虽然她没有直接批判,但对于整个20世纪物理学的巨大成功都建立在还原论(将复杂系统分解为更简单的基本粒子和相互作用)之上的背景来说,一种从“复杂构造者”出发的理论,对于习惯了还原论思维的物理学家来说,是极其违反直觉的。这可能是她感到“奇怪地颠倒”的深层原因。
- “疯癫计量表”的隐喻:这个比喻非常精妙。它反映了激进新理论的典型命运——它们要么是彻底改变游戏规则的“天才之作”(10分),要么是毫无价值的“民科妄想”(0分),很少有中间地带。她承认自己无法判断,这是一种科学上非常诚实的态度,承认了在范式转换的早期阶段,旧有的评判标准可能会失效。
3. 构造者理论在科学哲学层面的意义
该视频虽然是物理学科普,但其讨论的内容触及了深刻的科学哲学问题,而不仅仅是物理学。
- 定律(Laws)vs. 可能性(Possibilities):传统物理学关注的是描述“事物如何演化”的动力学定律(例如,牛顿定律、薛定谔方程)。而构造者理论则试图将物理学的基础转移到描述“什么任务是可能的,什么是不可能的”上。这是一种从“过程描述”到“能力边界划定”的根本性转变。例如,传统热力学第二定律描述了熵增的过程,而构造者理论可能会将其重新表述为“制造永动机的任务是不可能的”。
- 信息 vs. 物质:构造者理论将“信息”置于比物质和能量更基础的地位。一个构造者能够执行什么任务,取决于它所包含的“信息”或“知识”。这与物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)的“万物源于比特”(It from bit)思想有异曲同工之妙,认为宇宙的本质是信息性的。
- 对“反事实”(Counterfactuals)的重视:该理论不仅关心实际发生了什么,更关心“可能发生但未发生”的事情。这种对“反事实”的关注,是其与传统物理学的一个重要区别,使其更接近于计算机科学和逻辑学的思维方式。
结论
总而言之,该视频是一次非常高水平的、关于一个前沿、激进且高度抽象的物理学理论的介绍与评论。演讲者的观点是极其审慎和平衡的,她既没有盲目吹捧,也没有轻易否定,而是准确地指出了理论的雄心、颠覆性以及其核心的逻辑疑点。
该观点的主要价值在于:
- 它向公众展示了理论物理学前沿的真实状态:即在一个基本问题(如时间的本质)上,顶级科学家们仍在进行着充满争议和不确定性的、近乎哲学的探索。
- 它体现了一种理想的科学批判精神:既对打破常规的“大胆”想法持开放态度,又坚守逻辑一致性的底线进行质疑。
- 它准确地抓住了构造者理论可能存在的致命弱点(循环论证),这使得这份科普不仅仅是信息的转述,更包含了深刻的洞察。
视频的观点几乎没有“问题”,因为它本身就是一份高质量的“问题呈现”。它没有提供简单的答案,而是引导观众与一位专业物理学家一起,共同面对一个新思想所带来的困惑与兴奋。
New Physics Theory Explains The Origins Of Time (WkIuIMbKny8)
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D:2025.09.29<markdown>
**从 “无时间宇宙” 到 “时间涌现”:大卫・多伊奇的构造者理论如何重构时间本质?**
大卫・多伊奇(David Deutsch)—— 这位因量子计算奠基性贡献而多次被预测获诺贝尔奖的物理学家,近期与基亚拉・马莱托(Chiara Marletto)合作发表论文,试图用他独创的 “构造者理论”(Constructor Theory)解答物理学界的终极谜题之一:时间究竟从何而来?
这一理论的野心远超常规 —— 它不仅挑战了爱因斯坦广义相对论与量子力学对 “时间” 的矛盾描述,更试图从 “无时间的宇宙基底” 中,推导出我们感知到的 “时间流逝”。本文将拆解这一抽象理论的核心逻辑,对比传统物理学的时间困境,并探讨其对 “量子引力统一” 的潜在意义。
**一、传统物理学的 “时间困境”:广义相对论与量子力学的根本矛盾**
要理解构造者理论的突破,首先需明确:现代物理学对 “时间” 的定义是分裂的,而这种分裂正是 “量子引力统一”(将广义相对论与量子力学融合为单一理论)的最大障碍。
| 理论框架 | 对 “时间” 的核心描述 | 关键矛盾 |
| — | — | — |
| 广义相对论(宏观) | 时间是 “时空坐标系” 的一部分,与空间不可分割;不存在 “唯一的时间”,就像纽约市可以有无数种地图坐标标注方式,不同观测者(如高速运动或强引力场中)会测量到不同的时间流速(时间膨胀效应)。 | 1. 时间依赖 “观测者视角”,缺乏绝对定义;2. 无法解释 “时间为何单向流动”(热力学箭头);3. 无法兼容量子世界的 “叠加态”—— 宏观中不存在 “多个时间同时存在” 的可能。 |
| 量子力学(微观) | 时间是 “绝对背景参数”,与物质运动无关;量子系统可处于 “多个时间状态的叠加”(如粒子衰变的 “可能时间” 同时存在),但我们观测时只能得到 “单一时间结果”。 | 1. 时间是 “固定舞台”,与广义相对论的 “动态时空” 冲突;2. “量子叠加的时间” 无法被直接观测,理论与实验存在断层;3. 无法解释 “量子时间” 如何过渡到 “宏观时间”(如我们日常感知的连续流逝)。 |
面对这种矛盾,传统量子引力研究的妥协方案是:“遗忘时间”,从物质变化中 “反推时间”。例如,用原子钟的周期性振动(物质变化)定义 “1 秒”,用行星公转(物质运动)定义 “1 年”—— 本质是将 “时间” 简化为 “物质变化的度量工具”,但并未回答 “时间本身是什么”。
**二、构造者理论:用 “可能的变化” 重构宇宙,而非 “时间中的变化”**
多伊奇的构造者理论彻底颠覆了传统物理学的逻辑起点:它不关注 “事物在时间中如何变化”,而关注 “宇宙中哪些变化是可能的,哪些是不可能的”;时间并非 “先天存在的背景”,而是从 “可能变化的结构” 中涌现(Emergent) 出来的次生概念。
**1. 核心概念:构造者(Constructor)与任务(Task)**
构造者理论的宇宙由两个基本要素构成:
- 任务(Task):物理系统可能发生的 “transformation(转变)”,例如 “水从液态变为气态”“电子从高能级跃迁到低能级”。任务的关键是 “可能性”—— 理论首先定义 “哪些转变是允许的,哪些是禁止的”(类似热力学中的 “可逆过程” 与 “不可逆过程”,但更基础)。
- 构造者(Constructor):能够 “促成任务发生” 且自身在过程中 “保持稳定” 的系统。例如,“催化剂” 是促成化学反应的构造者(自身不被消耗);“电池” 是促成电能 - 化学能转化的构造者;甚至更复杂的系统(如生命),也是促成 “有序结构生成” 的构造者。
关键洞察:构造者必须具备 “复杂性阈值”—— 不能是单一粒子(如电子无法 “主动促成” 任何任务),而需是能 “存储信息、执行稳定转变” 的系统。这意味着,宇宙的本质不是 “粒子的集合”,而是 “构造者与任务构成的网络”。
**2. 时间的涌现:从 “空任务” 到 “变化的度量”**
多伊奇与马莱托在论文中提出:时间的本质是 “对任务可能性的度量”,而 “空任务(Null Task)” 是推导时间的核心桥梁。
- 空任务(Null Task):构造者 “启动后未促成任何转变” 的状态 —— 例如,一个钟摆被拨动后,因摩擦力为零而 “保持静止”(理论上的理想状态),或一个催化剂 “接触反应物但未引发反应”(实际中不可能,但理论上可定义为 “允许的空转变”)。空任务的关键是 “最短的可能变化”—— 它代表 “没有发生任何有效转变的最小单元”,类似数学中的 “0” 或物理中的 “真空”,是定义 “变化程度” 的基准。
- 时间的涌现逻辑:
- 首先,定义所有 “允许的空任务”,并将它们归为 “等价类”—— 即 “所有未发生有效转变的最小单元,在结构上是等价的”;
- 然后,任何 “非空任务”(如钟摆摆动一次、原子振动一次)都可以与 “空任务的集合” 对比 —— 例如,“钟摆摆动一次” 相当于 “N 个空任务的累积”;
- 最终,“时间” 就是这种 “非空任务与空任务的对比度量”—— 我们感知的 “1 秒”,本质是 “原子振动 9192631770 次” 与 “空任务单元” 的比值。
通俗类比:就像我们用 “1 米”(标准米原器的长度)度量身高,而非 “身高先于 1 米存在”;构造者理论中,“1 秒” 是用 “空任务单元” 度量 “任务次数” 的结果,而非 “时间先于任务存在”。
**三、争议与意义:这是物理学的革命,还是循环论证?**
构造者理论对时间的解释极具颠覆性,但也引发了学界的核心争议:
**1. 争议:“没有时间,构造者如何执行任务?”**
批评者认为,理论存在 “循环论证” 的风险:构造者要 “促成任务”,必须经历 “启动 - 执行 - 结束” 的过程 —— 而 “过程” 本身就隐含了 “时间流逝”。例如,催化剂要引发反应,需要 “接触反应物(t1)→ 吸附分子(t2)→ 释放产物(t3)” 的时间序列;若没有先天的时间,“执行任务” 的概念本身就不成立。
多伊奇的回应是:“过程” 的本质是 “任务的逻辑顺序”,而非 “时间中的顺序”。例如,“水沸腾” 的逻辑顺序是 “温度达到 100℃→ 分子键断裂→ 气态形成”,这一顺序由 “任务的可能性” 决定(“温度未到 100℃则无法断裂键”),而非由 “时间先后” 决定。时间只是对 “逻辑顺序的可度量性” 的描述,而非顺序的原因。
**2. 意义:为量子引力统一提供新路径**
尽管存在争议,构造者理论仍为解决 “量子引力矛盾” 提供了关键思路:
- 它避开了 “广义相对论的动态时空” 与 “量子力学的绝对时间” 的直接冲突 —— 因为两者的 “时间” 都是从 “任务结构” 中涌现的,只是宏观与微观的 “任务网络复杂度” 不同;
- 它为 “量子叠加的时间” 提供了解释 —— 量子系统的 “多个可能时间”,本质是 “多个可能的任务序列”,观测时 “坍缩到单一时间”,是因为 “构造者只能稳定执行一种任务序列”(类似测量仪器的 “退相干”,但更基础);
- 它将 “时间箭头”(为何时间单向流动)与 “任务的不可逆性” 关联 —— 例如,“打碎的杯子无法复原”,是因为 “杯子从碎到完整” 的任务 “不被构造者网络允许”(需要消耗远超宇宙能量的构造者),而非 “时间本身有方向”。


