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#43 时间和相对论

May 10, 2020
Q

我叫托马斯。目前我正拜读你的《时间和相对论的形而上学》一书,并且有几个与此书相关的问题。首先谢谢你写了这本精彩的研究。我觉得它相当有趣、令人着迷。我的问题围绕爱因斯坦对SR的原始解释与闵可夫斯基的时空形式主义的现实方法之间的区别。

  1. 你提到,根据闵可夫斯基形式主义的现实解释,一切事件都无时态地存在于一个四维时空里。我们如何演绎出时空流形(spacetime manifold)是无时态的?是因为,像你在74页至77页所说的,一个观察者S就一个给定事件P画出一条共时线,某事件A和另一事件A’分别是过去和将来,而对与S相对运动的另一个观察者,就P画出一条共时线,A和A’分别是将来和过去?如果这是我们如何演绎时空流形是无时态的的话,那难道我们不也必须在爱因斯坦对SR的原始解释中将时间视作无时态的吗?因为对一个给定的参考系而言,两个事件A和A’在另一个参考系中将有不同的时间位置(temporal locations)。
  2. 在30页至38页你对共时性惯例的讨论中,你认为光同步过程在爱因斯坦的原始解释中是临时安排的,而在闵可夫斯基的形式主义里却是完全自然的。我理解为何光同步过程在爱因斯坦的原始解释中是临时安排的(我们必须假设光的单程速度是恒定的,但只能测量往返速度),但对为何它在闵可夫斯基的形式主义里是完美自然的我不能理解你的观点,你能在此解释一下你的论证吗?

 

平安,

托马斯

美国

Afghanistan

克雷格博士的回复


A

很高兴知道你对关于时间哲学的问题有兴趣,托马斯。你知道,我发现这些问题与我们如何理解神圣永恒以及上帝与时间的关系相关。

针对缺少你的背景的读者,让我来解释一下,对爱因斯坦狭义相对论的数学方程式有三种彻底不同的物理解释,它们经常同时出现,甚至是在教科书对该理论的讨论中。爱因斯坦1905年的最初解释是一种熟悉的三维物理对象在时间中持续的理论。爱因斯坦认为,与每个均匀移动的观察者的参考系相关的是一个独特的时间和空间,每个都有其单独的共时关系,以致于世界是没有拱形方式的,劳伦茨(Lorentz)的解释也包括了一个三维空间对象在时间中持续的世界。但他认为存在有特权共时关系的绝对的、包罗万象的时间和空间。但运动影响我们的时钟和量尺,导致绝对时空对我们是不可见的。闵可夫斯基提出一个不同的本体论:他的世界是一个不止在空间里延伸而且也在时间里延伸的四维对象的世界。根据他的观点,有拱形方式的世界,即,对物体在时空中的坐标的四维描述。

因此,关于问题1),闵可夫斯基的解释是无时态的,只因为它是按照被称为空时(spacetime)的四维几何对象来描述的。空时里所有的点都存在。物体像在空间里延伸那样在时间里延伸。因此,不存在时间性形成(temporal becoming)。想要重新引入时间性形成就是要放弃该几何方法并回到爱因斯坦的空间和时间方法上。所以不是共时的相对性表明闵可夫斯基的解释,因为,如你所注意到的,根据爱因斯坦的解释,共时性也是相对的。相反,区别在于理论的基本对象。

对于问题2),你有些误解了我的意思。重点反而是,假设 空时是闵可夫斯基认为的那样,与某个观察者的坐标系相关的共时关系不是常规、随意的。既然在用四维语言表达时爱因斯坦的解释与闵可夫斯基的解释相同,对爱因斯坦的解释来说亦是如此。但那并未解决空时是否 闵可夫斯基认为的那样。如果劳伦茨是对的,那么空时只是看似是闵可夫斯基认为的那样。实际上,但是,相对于每个均匀移动的观察者光并非匀速运动。既然劳伦茨的解释根据观察与爱因斯坦的解释难以区分,爱因斯坦宣称的光单程速度是恒定的一说就是无理由的。

所以这里真正的争论在于一边是劳伦茨的解释,另一边是爱因斯坦和闵可夫斯基的解释。我认为爱因斯坦的解释,就是那个爱因斯坦在认识到闵可夫斯基的四维方程式时立刻放弃的那个解释,真的很愚笨,因此,真正的选择在于劳伦茨和闵可夫斯基之间。我们在二者之间该如何选择?嗯,如果你像我一样,相信时间是时态性的而不是无时态性的的话,那么你该认可劳伦茨的解释。

因此这是要在无时态时间理论和时态时间理论之间做出选择。你认为过去和未来之间的区别是真实的(时态性观点),还是只是人类意识的幻觉(无时态观点)?过去和未来时间在一个本体论的标尺上(无时态观点),还是时间性形成时世界的客观特点(时态性观点)?这些深刻问题不仅对科学,甚至对神学有着深刻影响。

因为我宣称上帝无时间的存在,鉴于存在时间世界(temporal world),只有时间的非时态观点是正确的情况下才是可能的;反之,如果时态性观点是正确的,那么上帝时间性地存在于绝对时间里。因为我坚定地认为时间地时态性观点是正确的,我认为劳伦茨,实际上,是正确的,所以上帝存在于时间里。

威廉·雷恩·克雷格

- William Lane Craig