2010年11月10日星期三

时间与空间都是幻觉 - 当爱因斯坦遇到佛陀(一)

佛陀描述的宇宙:

  • 释迦牟尼佛在经典里说,这个宇宙有多大呢?有无量无边、不可说不可说的广阔;有不可思、不可议、无量的世界。(世界上其他各大宗教,没有一个能够指出,这个宇宙拥有无尽的时空。他们的宇宙观,都限制在有限的时间和空间里面,只有佛陀告诉人们,这个宇宙是无量无边的。佛教讲的宇宙是浩瀚无边、无奇不有。)
  • 宇宙不止一个。在每一个宇宙中,存在着像恒河里的沙子数目一样多的、大大小小、形状各异的天体。这些天体都在经历著成住坏空的过程,有的天体上有光,有的无光,有的天体上有生物,有的无生物。以一个太阳系来做划分,1000个太阳系是一个小千世界;1000个小千世界叫一个中千世界,1000个中千世界叫一个大千世界,又称为三千大千世界。一个大千世界有10亿个太阳系。
  • 佛说一杯水中有无量众生:此即是小宇宙的微观世界了,一直到电子显微镜问世,人类才知道佛陀所言非虚。
  • 天道和我们人道的时间、空间都不一样,人间百年,相当于忉利天的一日一夜,而忉利天众的寿命,约为天道时间的千年,相当于人间的三千多万年......。
以上内容可查阅《俱舍论》《华严经》及相关经典

现代西方科学之父爱因斯坦
 
很多人熟知爱因斯坦的科学成就,但了解他深一层的精神信仰者却很少。爱因斯坦说他相信一种宇宙宗教感觉(cosmic religious feeling),但反对一个人格化的神。他说:「未来的宗教将是宇宙的宗教。它应当超越个人化的神,避免教条和神学,涵盖自然和精神两方面。它的根基,应建立在某种宗教意识之上,这种宗教意识的来源,是在把所有自然的和精神的事物作为一个有意义的整体来经历时得到的体验。佛教正是以上所描述的那种宗教。如果有一个能够应付现代科学需求,又能与科学共依共存的宗教,那必定是佛教。」

爱因斯坦曾研究过佛教《大藏经》、中国的《易经》,在他的日记里曾三次提到《易经》,并写道:「如果将来有一个能代替科学学科的话,那么这一学科唯一的就是佛教。」「如果有一个能够应付现代科学需求,又能与科学共依共存的宗教,那必定是佛教。」「完美的宗教应该是宇宙性的,它超越了一个神化的人,放弃了死板的信条教义,及主从观念,基于物质和精神的经验而浑为一体,那只有佛教才能完全符合这些条件。」

学界不敢承认的「相对论」是什么?
爱因斯坦是个近代最杰出的物理学家,厉害到连颁发诺贝尔奖给他的评审委员会都不敢承认他的相对论理论,因为在当时实在引起太多争议,当时的评审委员只说:「因为你在理论物理上的工作,尤其是你发现了光电效应的法则,故决定将去年(1921)的诺贝尔物理奖颁赠予你,但不考虑你的相对论和重力理论。」
我们活在时间里,走在空间中,然而对时间与空间的感知却是一种幻觉。在本质上,根本没有时间、空间这回事(这需要你仔细研读本篇文章及做深入思考)。这是为什么呢?

为了明白时间与空间的虚幻性,我们要理解“相对论”,以及相对论是如何带给我们“时间变慢,空间收缩”奇异现象的?虽然理解相对论比较费脑力,但却是一件不可思议和十分有趣的事情。


爱因斯坦最早对相对论的思考起始于14岁那年他问老师的一个看起来十分简单的问题:“如果我以光速飞行,我的脸在镜子里就看不见了吗?”为了说明爱因斯坦要表达的是什么意思,我先做几点小说明:

1.是光子反射让我们看到自己的脸

 
记得我在十岁时,一次一位小朋友提出了一个问题:“世界上什么东西最快?”结果有说马的,有说鹰的,也有说火箭的。最后大家统一了答案:只有眼睛最快。为什么呢?因为在你一眨眼的瞬间就可以看到远处的大山。这一眨眼的时间是非常短暂的,理由就这么简单。

这个现象现在看来也是完全正确的,只不过那时不知道是“光”的速度快而已。就是说,那时我们以为看到山,是因为我们的眼睛“够”到了山,所以说眼睛去“够”的速度很快。实际上,不是人的眼睛去“够”到山,而是山上反射的太阳光射到了眼睛里。所以,实际的速度是光的速度。

更清楚地说,我们可以想像光是像乒乓球一样的粒子,而之所以你能看到青山,不是青山放射出“光子”射进眼睛里,而是由太阳放射出来的“光子”先射到青山上,再反射到你的眼睛里的。如果没有阳光我们什么也看不到。实际上,我们永远看不到一个不发光的物体,我们看到的永远是这物体对太阳光的反射,而不是物体本身。比如,大家都知道月球本身不发光,我们看到的月光是被月球反射的太阳光。


所以,我们之所以会从镜中看到自己的脸,是由灯光或阳光照射过来的光子射到脸上,光子再反射进镜子中,然后光子从镜中又反射进眼睛里,这样我们就看到了自己的“脸”。

2.光速不变原理
 
在爱因斯坦创建相对论以前,人们已经证明了光在任何一个运动系统中的速度都是每秒30万公里。这一定理就被称为“光速不变原理”,相对论就是以这一定理为基础创建出来的。这一定理说的是一个什么现象呢?


现在想像你站在一处小型的火车站月台上,一辆火车以每秒30米的速度由西向东行驶。而你的一位朋友坐在火车上,这时他用手向东扔一只乒乓球,这只乒乓球的速度是每秒3米。对于站在月台上的你看到这只乒乓球的速度是“火车30米/秒+3米/秒=33米/秒”,就是你看到是乒乓球是以每秒钟33米的速度向东运动的。而你的朋友在火车中看到乒乓球则是以每秒钟3米速度相对于他在运动。

假设一位航太员静止在太空中,他看到地球以465米/秒的速度向东转动,那么在他看到这只乒乓球则是向东以498米的速度在运动(乒乓球的速度3米/秒+火车速度30米/秒+地球转动速度465米/秒=乒乓球的速度498米/秒)。这样的物体速度简单相加的定理是经典牛顿力学的。也是大家很容易理解的。

而光速不变原理的意思是,假如这个乒乓球换成为“光子球”的话,那么相对于你、火车上的朋友、航太员都会看到“光子球”是以每秒钟3米的同一速度在向东运动。这一点让人感觉到不可能,但事实就是如此。

3.经典牛顿力学与光速不变原理的冲突之处
 
由以上理解为基础,爱因斯坦提出了一个矛盾的问题:假设爱因斯坦坐在一艘以光速运动的飞船上,面前3米处立有一面镜子,那么,


第一,如果按照牛顿的理论(为了便于理解,我们将光速30万公里/秒缩短为“3米/秒”),即如果“光子球”以每秒钟3米速度在也以速度为3米/秒的宇宙飞船上运动的话,光子球的速度应该被简单相加为“飞船3米/秒+光子球速度3米/秒=6米/秒”。就是说,光子球的运动速度应该是每秒钟6米。这样光子球就可以追上爱因斯坦的面前的镜子,也会在反射回爱因斯坦的眼睛里,他就可以看到自己的脸了。

第二,如果按照人们实际测定的,无论相对于谁,“光子球”永远以每秒钟3米的速度在运动的话,那么当爱因斯坦坐着飞船以光速运动时,飞船、他、镜子都以每秒3米的速度运动,进而一个从他脸上反射的光子也以3米/秒的速度运动,结果就会发生“爱因斯坦、镜子、光子球”都会以同一个速度、同步并行地向一个方向运动。这样的话,从爱因斯坦脸上出发的“光子球”也就永远无法追上前面的镜子,既然光子球追不上前面的镜子,也就无法再从镜子中反射到爱因斯坦的眼睛里这样爱因斯坦就永远无法看到自己的脸了。

所以,因为牛顿定理被认为完全正确,而光速恒定性也是正确的,这两个理论结合到一起就产生了矛盾。虽然爱因斯坦提的问题十分简单,但连老师也无法给出正确的答案。
结果,爱因斯坦最终找到了解决这一矛盾的关键点,也最终证明了,如果他以光速运动的话,那么他可以看到自己的脸,但却会发生奇异现象。这又是怎么回事呢?


4问题答案:时间会变慢,空间会收缩!
 
首先想像一下,爱因斯坦乘坐一艘以光速三分之二速度(假定光速为每秒钟运动3米),即每秒钟2米速度运动的宇宙飞船上,从你面前向东运动。


在飞船上,距离爱因斯面前3米处立着一面大镜子,这个镜子的目的就是让爱因斯坦能够通过镜子看到自己的脸。
在这时你看到,一个如乒乓球样的光子以每秒3米的速度由太阳发出,射到了爱因斯坦的脸上。然后这个光子就以每秒3米的速度向爱因斯坦面前的镜子出发。这时候发生了一件奇怪的事情: 你看到这个光子球相对于你来说,是每秒钟走3米的速度在前进;而同时你也看到,爱因斯坦乘坐的飞船相对于你以每秒钟2米的速度在前进。


在你的时间里, 你看到这个光子球,一秒钟后就越过了爱因斯坦的脸一米的距离,这一点很清楚,大家也都能理解。所以,你会看到, 你的时间过了3秒钟后,这个光子才以爱因斯坦的脸为起点,相对于爱因斯坦的脸走了3米的距离,而后射到了爱因斯坦面前3米处的镜子上。


而关键点就在这里了: 在你看来, 这个光子球在以每秒钟2米的速度运动的宇宙飞船上,需要3秒钟的时间才能相对于宇宙飞船中爱因斯坦的脸运动3米的距离。而这时,爱因斯坦也看到这个光子在他自己面前运动了3米的距离。就是说, 你的时间是过了3秒钟后,宇宙飞船上的光子球相对于你运动了9米的距离。而爱因斯坦却看到,这个光子球,在自己面前只走了3米的距离,而时间却只过了1秒钟。


所以,在你看到这个宇宙飞船中的光子相对于你、在你面前、运动了3秒钟的时间,走了9米的距离,你测量到的光速是“9米÷3秒钟”=速度为“每秒钟走3米”。而关键点是, 爱因斯坦却感到只过了一秒钟,光子在飞船上相对于他自己走了3米距离。由此爱因斯坦测量到的光速也是每秒钟走3米。


所以发生了什么事了呢?很简单, 你的时间过了3秒钟, 而爱因斯坦只过了一秒钟。爱因斯坦的时间变慢了。在你感觉到在3秒钟的时间里,宇宙飞船以每秒2米的速度共计走了6米。而爱因斯坦却感觉只过了一秒钟,而飞船的速度是每秒钟走2米,这样爱因斯坦感到飞船只走了2米。相对于爱因斯坦来说, 他的空间也缩短了。


而这就是相对论带给我们的,当一个人以一个高速度运动的话,这个人的时间将变慢,而空间会缩短。 (这里要说明一下:宇宙中没有任何物体能够以光速运动,只能以接近于光的速度运动。而爱因斯坦那个问题——想像自己以光速运动,只是一个假设的思维。实际如果一个人真的能够以光速运动的话,对于他来说时间将停止,空间也等于不存在)。


相对论带给我们一个超越常识的现象就是,不是爱因斯坦主观感觉上的时间过了1秒钟,他的生命生理新陈代谢过程、墙上的钟、手上的表都会慢下来,也就是说他真的会比你更年轻2秒钟。为什么会发生这样的事情呢?当我们认识一下到底什么是时间就会清楚了。

待续。。。

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