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為什么《三體》中說光錐之內(nèi)就是命運(yùn)

新智元 2022/12/28 16:10:11 責(zé)編:夢澤

 原文標(biāo)題:《三體豆瓣跌破 6 分上熱搜!光錐之內(nèi)就是命運(yùn)?羅輯被選為面壁者的原因找到了》

光錐之內(nèi),是無法改變的命運(yùn);光錐之外,是一無所知的未知。

上周末,三體迷們經(jīng)歷了漫長的一周,終于等到了第四集 ——《光錐之內(nèi)》。

這一集里,羅老師化身喜劇人,在被宣布成為第四名面壁者之后的「表演」,堪稱經(jīng)典。

不過,隨著羅輯在聯(lián)合國廣場的雕像下被狙后應(yīng)聲倒地,本集結(jié)束,小編陷入了深深的沉思:光錐之內(nèi),究竟是什么意思?

巧的是,b 站一位 up 主,為我們解釋了什么是光錐。

光錐之內(nèi)就是命運(yùn),是什么梗?

「光錐之內(nèi)就是命運(yùn)」,是《三體》原著中一句非常有名的話。

如果我們點(diǎn)燃一支蠟燭,光就會(huì)以不斷膨脹的氣泡形式,向四周傳播。

而根據(jù)相對論,任何有質(zhì)量的物體,都無法超過光速。

所以,我們永遠(yuǎn)都無法逃脫這個(gè)氣泡。

如果我們把目前的狀態(tài),想象成二維空間的切片,這時(shí)的氣泡,就像是一個(gè)個(gè)不斷增大的圓圈。而將這些圓圈堆疊起來,就會(huì)形成一個(gè)錐形。

這,就是光錐。

作為愛因斯坦相對論中最重要的結(jié)構(gòu),光錐影響著宇宙中最為根本的因果關(guān)系。

假設(shè)距離地球很遠(yuǎn)的宇宙深處,發(fā)生了一次超新星爆炸,而其爆炸的光錐在到達(dá)地球之前,這個(gè)事件不會(huì)對我們造出任何影響,而我們也無法了解爆炸的任何信息。

只有當(dāng)光錐到達(dá)地球時(shí),我們才能看到此次爆炸事件。

這便是經(jīng)典物理學(xué)中的「因果律」。

也就是說,當(dāng)一個(gè)事件觸發(fā)另一個(gè)事件,都要受到光速的限制。

那么,時(shí)間和空間又有什么區(qū)別?

在空間中,我們可以往任意方向移動(dòng),不會(huì)受到任何束縛。

而在時(shí)間中,連續(xù)的光錐,會(huì)迫使我們只能從過去走向未來,并且永遠(yuǎn)無法回頭。

在相對論中,時(shí)間就是光錐的方向。

而空間是和時(shí)間垂直的任何其他方向的集合。在沒有引力影響的宇宙區(qū)域中,它們的結(jié)構(gòu)都是筆直的。

時(shí)間和空間會(huì)形成對稱的直線網(wǎng)格,所有光錐的方向?qū)?huì)全部一致。

當(dāng)一個(gè)蘋果受到地球的引力而向下墜落時(shí),其引力不僅影響著物體本身,還影響著物體的光錐方向,因此,在一個(gè)大質(zhì)量行星周圍,光錐會(huì)呈現(xiàn)彎曲狀態(tài)。

也就是說,時(shí)間也會(huì)向行星的中心彎曲。

蘋果之所以會(huì)墜落,是因?yàn)樗奈磥碇赶蛄说厍颉?/p>

質(zhì)量扭曲了時(shí)空的幾何形狀,使時(shí)間和空間變得相對,這就是愛因斯坦的廣義相對論。

物體質(zhì)量越大,所彎曲的時(shí)空就越多。如果是一個(gè)引力無限大的物體,那么時(shí)空的彎曲也將會(huì)變得無限大,所有的光錐都會(huì)完全朝下。

如果我們在這里點(diǎn)燃一支蠟燭,所有的光錐都會(huì)落入這個(gè)物體的中心,這便是我們所說的黑洞。

作為宇宙中擁有最大引力的類星體,其時(shí)空的曲率將所有物體都推向中心。

如果我們將黑洞想象成二維切片,并在時(shí)空中形成一個(gè)圓柱體。

它的邊界就是事件視界,在視界以外,部分光線可以逃逸;而在視界以內(nèi),所有的光都無法逃脫。

在黑洞中,光錐使任何物體的路徑向下,時(shí)間本身,就是指向黑洞的中心。

要理解黑洞的真正含義,我們要考慮兩種不同的視角。

例如一個(gè)即將墜入黑洞的宇航員的視角,另一個(gè)是在遠(yuǎn)處觀察者的視角。

對于遠(yuǎn)離黑洞引力的觀察者來說,自己周圍的時(shí)空網(wǎng)格是平坦的,他的時(shí)間沿著一條從過去到未來的直線。他看到的黑洞也是靜止不動(dòng)的。

從墜落黑洞的宇航員來講,隨著他越來越接近黑洞視界,時(shí)間和空間越來越彎曲。當(dāng)他到達(dá)界面視界時(shí),時(shí)間和空間傾斜了 45 度。

這時(shí)對于他來說,時(shí)間就不是一條從過去到未來的水平線了,而是一條以 45 度角上升的對角線。就像一個(gè)光錐的表面。這就解釋了為什么物體穿過視界就不可能逃脫了。

當(dāng)宇航員穿越視界后,與外部相比,時(shí)間和空間的概念似乎互換了。時(shí)間現(xiàn)在指向下方,而在此之前是穿過空間的方向。

黑洞不再是一個(gè)地方,而是過去的一瞬間。

黑洞的中心不再是一個(gè)點(diǎn),而是未來的一個(gè)事件,一個(gè)無法逃避的命運(yùn)。視界內(nèi)所有物質(zhì)的未來就在這個(gè)方向上。

當(dāng)一個(gè)大質(zhì)量恒星坍塌時(shí),它會(huì)發(fā)出最后一道閃光。這是最后一個(gè)不能擴(kuò)張的氣泡。

但在被恒星彎曲的時(shí)空中,從外面看,氣泡似乎變成了靜止的,于是就形成了一個(gè)黑洞。也可以說,它是一個(gè)被時(shí)空曲率固定住的光錐。

如果把扭曲的時(shí)空拉直,時(shí)間的方向從左到右流動(dòng),我們可以清楚地看到,黑洞的視界形成了光錐,所以穿過視界后就只能向黑洞的中心墜落。

因?yàn)槟鞘鞘录奈磥怼?/p>

如果我們將該圖像壓縮,我們會(huì)得到一個(gè)「彭羅斯圖」。其中黑洞的外部和內(nèi)部形成兩個(gè)不同的區(qū)域。

一旦我們越過視界,宇宙的其余部分也就成了我們的過去,我們也就永遠(yuǎn)無法再回去了。

所以真相是?

在光錐之內(nèi)就是命運(yùn),是宿命,無法改變。

而在光錐之外,我們無法獲得任何信息,一無所知。

所以,當(dāng)羅輯在楊冬墓前與葉文潔有過那次交談后,他就注定要被選為面壁者,成為全人類的執(zhí)劍人。

不過,廣大網(wǎng)友發(fā)現(xiàn)了「華點(diǎn)」—— 這個(gè) up 主,每過幾天就會(huì)把同樣的視頻發(fā)一遍,現(xiàn)在,他已經(jīng)把這個(gè)視頻發(fā)得全網(wǎng)都是了,有網(wǎng)友統(tǒng)計(jì)至少已有 37 個(gè)。

一個(gè)視頻從夏天發(fā)到了冬天。

所以,他為什么會(huì)這么做?

網(wǎng)友合理懷疑,他目前被困在一個(gè)黑洞視界面內(nèi),正在不斷向外界求救。

我們看到的這些視頻,正是他發(fā)出的求救信號。

截至發(fā)稿時(shí),這位 up 主仍然在發(fā)視頻。

讓我們祝他好運(yùn)。

參考資料:

  • https://www.bilibili.com/video/BV1ZP4y197mC/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=bbe229c46da2b87de5f774f69cfaf6f8

本文來自微信公眾號:新智元 (ID:AI_era),編輯:Aeneas

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