嗨，habrozhiteli！ 什么是时间和空间？ 问题从何而来？ 什么是现实？
“科学的主要悖论在于，它在向我们揭示扎实可靠的自然知识的同时，正在迅速改变其关于现实的创新观念。 这种矛盾性在卡洛·罗维利（Carlo Rovelli）的书中得到了最好的体现，该书专门研究了现代基础物理学中最严重的问题-寻求引力量子理论。 在“大爆炸理论”系列中，许多人都提到了这个名字，但是几乎没有地方可以知道环路引力的含义是什么。 同时，该理论是基础物理学最前沿的重要角色之一，”开放实验室项目的共同创始人，任务和zavlab的共同创始人，亚历山大·谢尔盖耶夫说。
摘录。 时间不是我们所想的
时间的本质不同于我们所有人普遍接受的观念这一事实，一个多世纪以前就很清楚了。 相对论的特殊和一般理论使这一点显而易见。 如今，我们日常时间观念的不足可以在实验室中轻松证明。
例如，考虑一下第3章中描述的广义相对论的第一个结果。花两个小时，确保它们显示的时间完全相同，将其中一些放在地板上，而另一些放在桌子上。 我们将等待半小时，然后将它们重新放置在它们旁边。 他们还会显示同一时间吗？
如第三章所述，答案是否定的。 普通手表或内置在手机中的手表没有必要的准确性来验证这一事实。 但是，世界各地的物理实验室都拥有能证明差异的精确度的手表：留在地板上的时钟比上面的同一时钟慢。
怎么了 因为时间在世界各地都无法平等地流动。 在某些地方，它的流动更快，而在其他地方，它的流动更慢。 重力[重力势能
-Ed 。]越靠近地球，时间越慢。 还记得第三章中的双胞胎，由于一个人住在海边而另一个人住在山上，其年龄开始有所不同吗？ 这种影响可以忽略不计-与沿海登山者相比，沿海居民在整个一生中获得的时间收益只有几分之一秒，但是如此小的价值并不能改变这是真正的差异。 时间不像我们过去想象的那样表现。
我们不应该考虑时间，好像某个地方有伟大的宇宙钟可以衡量宇宙的生命。 一百多年来，我们知道时间应该被认为是一种局部现象：宇宙中的每个物体都有自己的时间，其速度取决于当地的引力场。
但是，当我们考虑引力场的量子性质时，甚至这种当地时间的想法也不再起作用。 普朗克尺度上的量子事件不再随时间而变。 从某种意义上说，时间不复存在了。
“时间不存在”是什么意思？
首先，基本方程式中没有临时变量并不意味着一切都变得一动不动，任何变化都不会发生。 相反，这意味着变化无处不在。 那只是基本过程不能按照通常的顺序进行排序。 在很小的规模上（对应于空间的数量），自然之舞并没有遵循整个乐队的指挥棒所设定的节奏：每个过程都按照自己的节奏独立于其邻居跳舞。 时间的流逝是世界的一种内在属性，它是世界本身从量子事件之间的关系而诞生的，量子事件
是世界，它们本身产生了自己的时间。
实际上，不存在时间并不意味着特别复杂。 让我们尝试理解这一点。
脉冲和蜡烛吊灯
大多数古典物理学方程式都包含时间。 这是一个由字母
t表示的变量。 方程式告诉我们事情
随着时间的变化。 如果我们知道过去发生的事情，它们将使我们能够预测未来。 更准确地说，我们测量某些量，例如，对象的位置
A，摆
的偏离角度
B，对象的温度
C和物理方程式说明这些量将如何随时间变化。 他们预测了函数
A（t） ，
B（t） ，
C（t）等，这些
函数描述了这些量随时间t的变化。
伽利略是第一个认识到地球上物体运动可以通过方程描述为时间
A（t） ，
B（t） ，
C（t）的函数的人 ，并且是第一个以显式形式编写这些方程式的公式的人。 例如，伽利略（Galileo）发现的第一个地球物理定律描述了物体的下落，换句话说，它表明了物体的高度x随着时间
t的变化 [
-Ed 。]
为了发现和验证该定律，伽利略需要两种类型的测量。 他测量了对象的身高
x和时间
t 。 因此，他需要一个用于测量时间的工具-时钟。
伽利略时代没有确切的手表。 伽利略本人在年轻时就找到了一种制造精密天文钟表的方法。 他发现摆振动的持续时间总是相同的（不管振幅如何）。 因此，您可以简单地通过计算摆的摆动来测量时间。 这个想法似乎很明显，但是只有伽利略吸引了人们的注意，然后才有人想到。 这在科学中经常发生。
但是实际上，一切并非如此简单。
根据传说，这个想法照亮了雄伟的比萨大教堂的伽利略，在那里他观看了带有蜡烛的巨型吊灯的缓慢摆动。 （传说是不正确的，因为枝形吊灯在伽利略去世后很多年就首次摇晃着，但是故事仍然很美好。那时候大教堂里还挂着其他东西。）科学家在宗教仪式中观察到了这些波动。他显然并没有特别专心，因此他测量了吊灯每次摆动的持续时间，计算了自己的脉搏数。 随着兴奋的增加，他发现每个挥杆的笔画数都是相同的-当枝形吊灯放慢速度并以微不足道的幅度摆动时，笔画数没有变化。 所有振动具有相同的持续时间。
这个故事听起来很美妙，但是如果您考虑一下，它会引起困惑，而这种困惑使我们陷入了时间问题的本质。 伽利略如何知道
自己的脉搏的
跳动是在相等的时间间隔内发生的（特别是当他开始担心……
-Ed时 ）？
伽利略之后不久，医生开始使用手表来测量病人的脉搏，最终，这只不过是钟摆。 事实证明，我们使用脉冲来确保钟摆有规律地摆动，然后在钟摆的帮助下检查脉冲的恒定性。 您不认为这里存在某种恶性循环吗？ 那是什么意思？
实际上，我们永远不会单独测量时间，我们总是测量物理量
A ，
B ，
C ...（振动，脉冲和许多其他事物），然后将一个量与另一个量进行比较，也就是说，我们测量函数
A（B ） ，
B（C） ，
C（A）等。我们可以计算出每次振荡中脉冲的拍数，秒表的每个刻度上发生了多少振荡，塔钟的两次拍之间的秒表有多少个计时...
最重要的是，我们
可以方便地想象存在一个
t （“真实时间”），它是所有运动的基础，即使无法直接测量也是如此。 我们针对
不可观测的量
t写下物理变量的方程-告诉我们随着
t变化的
方程 ：例如，每次振荡持续多长时间以及心跳持续多长时间。 从这里我们可以推论出量如何相对变化-每次振荡有多少脉动搏动-并将这些预测与我们在世界上观察到的相比较。 如果这些预测被证明是正确的，那么我们认为我们的复杂方案是正确的，尤其是时间变量
t的有用性，即使它不能直接测量。
换句话说，时间变量的存在是一个方便的假设，而不是观察的结果。
最早了解这一切的是牛顿：他猜测这是一种有效的方法，澄清并开发了该方案。 牛顿在他的书中公开地写道，不可能测量真实的时间
t ，但是
假设它存在，就可以得到描述自然的有效构造。
在澄清了这一点之后，我们可以回到量子引力以及“时间不存在”这一说法的含义。 这只是意味着，当我们处理非常小的事物时，牛顿式的方案就不再起作用。 她很好，但只做大事。
如果我们想对世界有一个深刻的了解，如果我们想了解它在量子引力变得非常重要的我们不熟悉的情况下如何工作，我们将不得不放弃这个方案。 时间
t的概念不再有用，它随时间流逝并随事物的发展而流动。 世界不是由时间
t的演化方程来描述的。 我们只需要列出我们
真正观察到的变量
A ，
B ，
C ，...，并写下表示
这些变量之间的关系的方程式：即关系
A（B） ，
B（C） ，
C（我们观察到的
A） ，...，而不是我们未观察到的函数
A（t） ，
B（t） ，
C（t） ，...。
在带有脉冲和枝形吊灯的示例中，我们将仅使用方程式来描述两个相应量如何相对变化，而不是随时间发生枝形吊灯的脉冲和摆幅，该方程式可以直接告诉我们每个脉冲有多少个心跳不提吊灯的摆动。
“没有时间的物理学”是我们只谈论脉冲和枝形吊灯而不提及时间的物理学。
这是一个简单的更改，但是从概念的角度来看，这是一个巨大的飞跃。 我们必须学会将世界视为不是随着时间而改变的事物，而是以其他方式来思考。 事物仅相对于彼此发生变化。 从根本上讲，时间是不存在的。 我们对时间的流逝的日常感觉仅是宏观尺度上的近似值。 之所以出现这种情况，是因为我们以一种非常粗糙，粗糙的形式感知了世界。
因此，用这种理论描述的世界与我们习惯的世界相去甚远。 世界不再拥有这个空间，也没有时间
发生事件。 在一些基本过程中，空间和物质的量子连续不断地相互作用。 可以将这个世界的图片与一个干净而平静的高山湖泊进行比较，该湖泊由无数快速跳舞的微小水分子组成。 我们被连续的空间和时间包围的错觉是远方观看大量密集的基本过程的结果。
来自作者
在我的整个科学生涯中，朋友和只是好奇的人都要求我解释量子引力研究领域中正在发生的事情。 您如何设法找到理解空间和时间的新方法？ 我一再被要求以易于访问的形式讲述这些研究。 尽管有很多关于宇宙学和弦论的书籍，但是几乎找不到关于描述时空量子性质以及环状量子引力的研究的书籍。 我犹豫了很长时间，因为我想专注于研究。 几年前，在完成有关该主题的专着时，我感到许多科学家的共同努力使人们有可能编写一本通俗的科学著作，从而使这一研究领域进入成熟阶段。 我们正在探索的风景令人惊叹-值得对其他人隐藏它值得吗？
但是我继续推迟该项目，因为我无法在脑海中“看到”这本书。 如何描述一个没有时空的世界？ 2012年，我独自一人坐在从意大利到法国的夜间道路上时，突然意识到，唯一能理解地解释时空观念不断变化的唯一方法就是从一开始就讲述整个故事：从德cri克利特的思想到演讲关于空间量子。 最后，这就是我本人对这个故事的理解。 我开始从脑海中勾勒出这本书的结构草图，变得越来越兴奋，直到听到警察的警报声和要求停车的声音–我远远超出了允许的速度。 这位意大利警察礼貌地问我，我是否迷失了以这样的速度开车。 我回答说，我刚刚发现了我寻找了很长时间的想法。 他没有给我写罚款，并祝我好运新书。 这本书在你眼前。
这本书最初是用意大利语撰写的，并于2014年首次出版。 不久之后，我为一家意大利报纸准备了几篇有关基础物理学的文章。 著名的意大利出版商阿德菲（Adelphi）向我订购了这些文章的扩展版本，并以小册子的形式出现。 于是出现了一本小书“物理学七个简短讲座”，令我感到惊讶的是，这本书成为了国际畅销书，并成为了与世界各地许多优秀读者交流的机会。 因此，“第七讲”是在本书之后编写的，并且在某种程度上成为了此处讨论的一些问题的综合。 如果您已经阅读了“七个物理简短讲座”，并且想学习更多以深入到本书所描述的陌生世界中，那么您将在这里找到必要的细节。
尽管本书从一个非常不寻常的角度介绍了传统物理学，但总的来说这不会引起争议。 但是，本书的这一部分涉及量子引力的现代研究，反映了我对这一主题知识状态的个人理解。 这个知识领域处于我们所了解和我们仍不了解之间的边界，因此，我们在与之相关的主要问题上仍未达成共识。 我的一些物理学家会同意我在本书中写的内容，而另一些人则不会。 这是当前在我们的知识范围内进行的研究的普遍情况，但是我更愿意明确和公开地谈论它。 这本书不是关于我们确定的。 这本书是关于通往未知世界的冒险。
总的来说，这是一段致力于人类堕落的最令人印象深刻的冒险之旅：超越狭beyond的现实观点界限，对事物结构有更深刻理解的旅程。 超越世界普通情况的这一令人难以置信的旅程还远远没有结束。
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