普通人的相對論|24「過去」並沒有消失,「未來」也已經存在

「同時性是相對的」乍看不會太奇怪,但它其實會推出一個非常驚人的結論,那就是:

過去並沒有消失,未來也已經存在。
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雖然如此,但相對論的效應,不是要「速度很快很快」才會很顯著嗎?

也就是說,這裡說存在的「過去」和「未來」,應該都是「很近的過去」和「很近的未來」,對吧?

這樣的話,似乎勉強可以接受 ⋯⋯

欸?不是嗎?!

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soidid

10 thoughts on “普通人的相對論|24「過去」並沒有消失,「未來」也已經存在

  1. 您好,您的相對論文章寫得真的很淺顯易懂,看得很過癮。不過在這一篇中利用火車和月台的相對運動來結論:過去不曾消失,未來也已經存在。似乎有點怪怪的,好像不需要利用相對運動也能得出這樣的結論。
    如:在地球上可以用望遠鏡看到遙遠的星系變化(假設10光年),但那都是他們的十年前的「過去」,對我們來說是因為光走到我們這「現在」才被我們發現,所以他們的過去是我們的現在。而他們的現在已經發生,但要十年後才能被我們看到,所以他們的「現在」是我們的未來。這樣好像也能結論出:過去不曾消失,未來也已經存在。
    但我第一次看到這句子:過去不曾消失,未來也已經存在。似乎不是這麼單純,這感覺不像只是[延後觀察]造成的效果,感覺您要表達的應該是:我的[未來]即使我這裡還沒發生,但已經有其他觀察者可以觀測到的感覺,但我舉的例子和文章中的例子似乎沒有辦法證明這個。

    1. 您好!

      您說的沒錯,這裡並不是在講「延後觀察」造成的效果,而是「同時性的相對性」造成的效果。

      ♦︎ 延後觀察:

      假設星系和我們沒有相對運動(或非常小而可忽略),我們看到距離十光年遠的星光,能夠推得這是「十年前」發出來的光,我們看到的是「十年前」的星系樣貌。

      對我們來說:星系的「十年前」並不存在於我們的「現在」,我們只是「現在」才觀測到。

      雖然現在看不到、也觀測不到,但我們可以想像在我們的「現在」這個當下,這個星系也正在發生一些什麼變化。但是是什麼呢?要十年後才能觀測到。

      以這個範例來說,星系和地球,仍處於同一個時間標準,擁有共同的「現在」。

      ♦︎ 同時性的相對性:

      「同時性的相對性」造成的「過去沒有消失,未來也已經存在」其實不需要額外的證明(它比較像是額外的說明),我們只要能確立「對不同相對速度的觀察者來說,『同時性』的定義不同」(「同時性的相對性」本身)即可。

      因為,「同時性」的定義不同,「現在」的定義就不會相同。因為:

      • 「同時性」可以看作:在空間上無限延展的「時間瞬間切片」上,正在發生的所有事件。
      • 「現在」,就是這個當下我們切出的一個「同時性」切片。

      傳統上,我們認為:處在「現在」的事件、人事物才存在,也認為這個「現在」的標準是單一的。

      但狹義相對論告訴我們並不是。

      對不同相對速度的觀察者來說,「現在」的定義不同;那些落在我們的「過去」的事件,可能落在他者的「現在」。

      因此,若「現在」等於「存在」,那這個「現在」是以誰的標準為準呢?—— 誰的標準都可以,而不見得要是我們的這個時間量尺。

      ♦︎ 觀察:

      在相對論中,雖然常使用「有相對速度的觀察者」這個詞,但這裡的「觀察」已經排除了「延後觀察」造成的時間落差,而指的是:我們觀察到的「時間量尺」、「時間標準」本身。

      換句話說,不是「眼睛看到」、「儀器觀測到」的「觀察」到,而是把這些資訊通通納入考量,扣除其影響、並加以推算之後,我們仍會發現彼此的時間量尺是不一致的。

      也就是,並不是因為我們觀察到的星光來自十年前,所以說「過去」仍然存在;而是對我們來說是「過去」的事件,以某些時間標準來說,正在發生 —— 是某些時間標準下的「現在」—— 即使他們可能要(在他們時間標準下的)二十年後才能「觀測」到。

      ===

      這篇的圖解可能不是很好,單一時間軸的標示法好像也容易造成混淆。

      目前,也許先忽略這篇 XD,參考〈普通人的相對論|25 在那遙遠的地方〉這篇,和附註中 Brian Greene 的課程可能更清楚。

      謝謝您的留言,我之後會再好好想想這裡該怎麼調整更清楚!

      1. 版主效率好快~這樣確實有比較不容易誤解。不過我不確定我的理解對不對,但是不是有個更直觀的解釋:飛機上的原子鐘實驗。
        順著地球自轉方向飛行一圈,飛機上的時間比地面慢;而逆著飛行時,飛機上時間比地面時間快。我是否可以下結論:順著地球轉的飛機,他的[過去]和地面的[現在]同時了,也就是地面可以看到飛機的[過去];逆著地球轉的飛機,他的[未來]和地面的[現在]同時了,也就是地面看到了飛機的[未來]。
        這和雙胞胎悖論有點像,以接近光速去太空旅行的哥哥,回到地球時就會看到自己的未來(老化的弟弟)。

        1. 我覺得好像有點不一樣。

          這裡想說明的「過去和未來和現在一樣存在」是以「事件」為中心點思考:「某事件」在我的時間標準是「未來」,但在其他時間標準下是「現在」。

          .

          你舉的例子,比較像是在比較「再碰面的不同時間標準」之間的落差,並以 “過去、未來” 描述這樣的差異。

          所謂的「碰面」就是在同一個時間、處於同一個地點。因此,這些碰面的「事件」對兩個時間標準來說,都是發生在「現在」(這個當下)。

          太空旅行的雙胞胎哥哥,回到地球後,看到了老化的弟弟,並不是看到了「自己的未來」,而是「地球時間標準的」那個 “未來”。

          因為時間標準變換的落差,讓哥哥在自己的時間標準下經過了 10 年,卻回到了地球的 30 年後(假設),所以說哥哥去到了(地球的)”未來”。

          這裡的 “未來”,指的是在時間標準的轉換之下,造成的 20 年差異。

          這裡的 “未來”,其實發生在「現在」:「哥哥回到地球和弟弟碰面」的這個「事件」,發生在兩個人時間標準 [*] 下的「現在」;否則他們就不會碰面(「碰面」就是在同一個時間、處於同一個地點)。

          [*] 如果哥哥呼嘯而過,兩個人時間標準不同;如果哥哥停下來了,兩個人都是地球時間標準。

          「碰面事件」在哥哥的標準是「現在」,在弟弟的標準也是「現在」。

  2. 我覺得好像跟有無碰面無關?因為原本探討的是:我們的[過去]或[未來],對其他星系的人是他的[現在],也就是標題說的:過去未來都不曾消失或尚未出現,都已經存在了。您說:太空旅行的雙胞胎哥哥,回到地球後並不是看到了「自己的未來」,但好像有點怪怪的。我用接下來這個舉例可能比較能夠描述哪裡怪:

    假設哥哥坐上最先進的磁浮列車環繞地球,以近似太空船的速度等速行進,準備在列車上度過餘生。他每次經過弟弟家時都會從窗戶看看家裡的變化,幾年後他會發現弟弟竟然變老了;而弟弟在家裡看車上的哥哥,發現他竟然跟多年前一樣年輕。

    這個例子裡哥哥雖然沒有停下,但和弟弟可以說每天都在[碰面],兩人都在地球上,這樣是否可以說明哥哥的[未來]是弟弟的[現在];弟弟的[過去]是哥哥的[現在]?

    1. 您的 “弟弟的「過去」是哥哥的「現在」” 的意思是,例如:

      • 弟弟在「過去」的某個時間點是 20 歲,但哥哥「現在」才 20 歲。

      這樣嗎?

      不過「弟弟 20 歲的這個事件」對弟弟來說,已經過去了;對哥哥來說,也過去啦。
      所以「弟弟的過去」對哥哥和弟弟來說,都是「過去」。

      如果弟弟的「過去」是哥哥的「現在」的話,那麼:必須有某個對弟弟來說是「過去」發生的事件,對哥哥來說「現在」正在發生。

      而「哥哥的 20 歲」和「弟弟的 20 歲」是分開的兩個不同事件。

    2. 啊!我知道了!您的意思是這樣嗎?

      • 假設弟弟20歲生日這天是1968年1月1日,這天對弟弟來說早就過去了,但對高速旅行的哥哥來說,他的「現在」才是1968年1月1日。
      • 「1968年1月1日」是弟弟的「過去」,卻是哥哥的「現在」,因此「過去並沒有消失」。

      不過「1968年1月1日」只是以地球觀點標記一群事件的相對關係(時間間隔);它是一種時間標準(時間量尺),卻不是唯一的標準。
      宇宙中,並沒有標準的「1968年1月1日」存在。
      所以單純比較兩人的「日曆時間」,並不能說明弟弟的「過去」是哥哥的「現在」。

      這就有點像是:
      我於台北時間晚上十點多,打電話給位於英國倫敦的朋友,對方的時間是下午三點多。
      以日曆時間來說:我的「現在」是對方的「過去」,但這卻不能說明「過去並沒有消失」。

      1. 你說對了,我的意思就是這樣。但是我怎麼還是覺得跟是否有時間標記或標準無關,比較近似您的事件概念。我舉個例子:

        我們的總統大選(事件)將在四個月後舉行投票。但是哥哥迫不及待想知道結果,於是準備了乾糧行李,坐上超高速火車,在車上度過了十天後,果真不用四個月就看到了開票結果。對哥哥來說,選舉這個事件是十天後發生的,但這事件卻是弟弟四個月後的事情。這跟我們台灣或倫敦時區的劃分好像有點不同,因為在時區中沒有相對運動,事件的發生不會因為不同時區就會需要等候不同時間。

        我們的未來可能是某星系的[現在],概念就像上面這個例子中的弟弟(或哥哥),只是因為星系通常很遠無法交流,所以我用地球上的高速火車把這樣的限制拿掉,可能感覺比較特別一點,不過我也不確定這樣的解讀是否正確。

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