对时间现实的辩护

物理学家和哲学家似乎只不过是告诉我们我们对世界的一切想法都是错误的。他们以揭露常识为废话而感到特别的高兴。但是蒂姆·莫德林（Tim Maudlin）认为，与我们以前所相信的相比，我们对世界的直接印象是对现实的更好指导。

并不是说他认为他们一直都是。莫德林（Maudlin）是纽约大学的教授，也是世界领先的物理学家之一。他以研究“纠缠”的量子粒子的奇怪行为而得名。如果有的话，他认为物理学家对转化纠缠是多么轻描淡写。然而，与此同时，他认为物理学家可能过于仓促，不能断言我们的传统观点被误导了，特别是在涉及时间的本质时。

他捍卫了朴实而又不合时宜的时间观。它具有内置箭头。它是基本的，而不是源自更深层次的现实。改变是真实的，而不是幻想或假象。物理定律会在一定时间内起作用，以产生每一个瞬间。莫德林融合了数学，物理学和哲学，消除了科学家和哲学家通常否认这种民间智慧的原因。

数学论证是他当前项目的目标，这是《物理几何新基础》的第二卷（第一卷于2014年出版）。他认为，现代物理学基本上以与空间相同的方式来概念化时间。正如我们通常理解的那样，空间没有先天的方向-它是各向同性的。当我们将空间直觉应用于时间时，我们无意间假设时间也没有内在的方向。 New Foundations重新思考了拓扑结构，使时间和空间之间有了更清晰的区分。按照惯例，拓扑是几何结构的第一级，它是使用开放集定义的，这些开放集描述了空间或时间中某个点的邻域。 “开放”是指没有锋利边缘的区域；集合中的每个点都被同一集合中的其他点包围。

Maudlin提议改为基于拓扑构建线路。他认为这更接近于我们通过思考运动而形成的日常几何直觉。他发现，为了与标准拓扑结构的结果相匹配，需要按照时间方向对线进行定向。 Maudlin的方法与其他方法不同，后者将标准拓扑扩展到具有方向性的几何形状。它不是一种扩展，而是一种重新思考，它在地面上建立了方向性。

莫德林（Maudlin）于三月与《量子杂志》（Quanta Magazine）讨论了他的想法。这是采访的精简和编辑版本。

为什么人们会认为时间有方向呢？这似乎与物理学家常说的相反。

我认为这有点倒退。去大街上的那个人，问时间是否有方向，未来是否与过去不同，时间是否不会朝着未来前进。那是自然的看法。更为有趣的观点是物理学家如何说服时间没有方向。

他们会回答，这是爱因斯坦相对论的特殊理论的结果，该理论认为时间是第四维度。

时间只是第四次元的这种观念是极具误导性的。在狭义相对论中，时间方向在结构上与空间方向不同。在时空方向上，您对未来和过去有了进一步的区分，而任何空间方向都可以连续旋转到任何其他空间方向。这两类时间方向无法连续转换。

并不是为了发展时空而开发标准几何图形。它是为仅做空间而开发的，空间中没有定向性。然后，您采用了为此目的而开发的这种正式工具，然后将其推向了另一目的。

当相对论在20世纪初期发展时，人们是否开始看到这个问题？

我认为他们认为这不是问题。这种发展是高度代数的，技术越代数，就可以从几何上的直觉上了解自己在做什么。因此，如果您开发了一个时空度量标准帐户，然后问：“好吧，如果我开始在这个东西上放负数，会发生什么？”这是一个非常好的代数问题。目前尚不清楚它的几何含义。人们现在说“好吧，如果时间具有两个维度，那又会怎样呢？”作为一个纯粹的代数问题，我可以这么说。但是，如果您问我，从时间上讲，具有两个维度，从物理上讲意味着什么，我并不是最模糊的想法。它是二维的东西与时间的本质一致吗？因为如果您认为时间是订单事件，那么该订单就是线性订单，那么您所说的是一种基本的一维组织。

因此，您正在尝试通过重新考虑几何形状来考虑时间的方向性。这是如何运作的？

我真的不是从物理学开始的。我从尝试了解拓扑开始。教书时，您不得不面对自己的无知。当我在上一门关于时空的课程时，我试图向一些学生解释标准拓扑，但我意识到我不理解它。我看不到技术机制和所使用的概念之间的联系。

假设我只给你一袋积分。它没有几何。因此，我必须添加一些结构以赋予它任何可识别的几何形状。在标准方法中，我指定哪些点集是开放集。在我的方法中，我指定了哪些点集是线。

在这种基于线的方法中，很自然的事情就是将方向性放在线上。在公理一级很容易实现。如果您正在执行欧几里得几何，这不会发生，因为您在欧几里得几何中的想法是，如果我有一条从A到B的连续线，那么从B到A的连续线也一样-没有欧几里得线的方向性。

在我的方法中，您将线性结构放在一组点上。如果您根据我的公理放下线，则自然有一个开放集的定义，它会生成一个拓扑。

概念上的另一个重要优势是，毫无疑问地考虑了一条离散的线。人们排成一行，只有有限的几个人，您可以谈论谁是下一个人，谁是他们背后的人，依此类推。线的概念在离散和连续之间是中立的。因此，您具有这种一般方法。

一旦您开始谈论时空，显然时间就是有方向性的想法就是我们开始的。过去与未来之间存在巨大差异。因此，一旦您开始对时空进行几何思考，便会思考具有时间特性的事物，自然就会想到您正在思考的事物现在确实具有内在的方向性。而且，如果您的基本几何对象可以具有方向性，则可以使用它们来表示这种物理方向性。

人们经常会听到法律中存在时间倒转的对称性。但是，您描述时间反转对称性的通常方法是假设存在时间方向。有人会说：“根据牛顿物理学，如果玻璃可以从桌子上掉下来并砸碎在地板上，那么在地板上的共同努力下，地板上的碎片在物理上是可能的，然后重新组合成玻璃。玻璃杯，然后跳回桌子上。”确实如此。但是请注意，这两个描述都是以时间的方向为前提的。也就是说，他们假设玻璃掉落和玻璃跳跃之间存在差异，并且玻璃破碎和玻璃重组之间存在差异。两者之间的区别始终是，哪个方向是未来，哪个方向是过去。

因此，我当然不能否认这种时间可逆性。 但是时间可逆性并不意味着没有时间的方向。 它只是说，对于物理定律允许的每个事件，都有一个相应的事件，其中各种事物都被颠倒了，速度也被颠倒了，依此类推。 但是，在这两种情况下，您都将它们视为允许一个进程向前推进的过程。 现在，这引起了一个困惑：为什么我们经常看到一种事物而不是另一种事物？ 这就是关于热力学和熵等的难题。