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时间的本质

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Stephen Wolfram 关于时间的本质的看法。Stephen Wolfram是计算机和物理的跨界学者。发明了 MathematicaWolfram|Alpha  and the Wolfram Language

斯蒂芬·沃尔夫拉姆在其文章《时间的本质》中探讨了时间的计算视角,提出了时间不仅是一个数学坐标,而是宇宙中计算进程的反映。他认为,时间的进展可以被视为宇宙通过逐步应用计算规则而进行的计算过程

主要观点摘要:

  1. 计算视角
    • 时间被定义为宇宙中状态的逐步演变,这种演变是通过计算规则的应用实现的。
    • 传统的时间坐标概念无法揭示时间的内在本质,而计算不可约性(computational irreducibility)则表明,预测系统未来状态的唯一方法是逐步计算每一步。
  2. 观察者的角色
    • 观察者的计算能力有限,无法预知未来,只能随着系统的演变逐步体验时间的流逝。
    • 这种计算不可约性使得我们只能"逐步展开"未来,而无法一次性"看到"未来。
  3. 时间的单向性
    • 我们的时间体验通常是单向的,过去更容易被记住,而预测未来则更具挑战性。这与热力学第二定律相关,表明系统的有序状态会向无序状态演变。
  4. 时空的本质
    • 在沃尔夫拉姆的物理学项目中,宇宙的状态由超图(hypergraph)表示,时间对应于超图的逐步重写。
    • 时间的"原子"是基本的重写事件,事件之间的因果关系构成了时间的进展。
  5. 多线程时间
    • 尽管我们体验到时间是单一的线性流动,但在更深层次上,时间实际上是多线程的,宇宙遵循多条历史路径。
    • 观察者的存在和他们的计算限制使得我们只能感知到一条一致的历史线。
  6. 时间与计算的关系
    • 时间的本质是计算规则的应用进程,计算不可约性为时间的线性流动提供了基础。
    • 观察者的计算限制使得时间的概念在不同的物理系统中保持一致。
  7. 时间的最终定义
    • 时间可以被抽象地定义为应用计算规则时的进展,这一概念独立于具体的规则或底层结构。
    • 计算不可约性和计算等价性原则使得时间的概念在不同的系统中具有普遍性。

计算视角下的时间