序
今天是4月26日，世界读书日。为此，连夜写上一份读书笔记，好蹭热度。然而，当本文发出的时候，估计日历已经翻页了。作者卡洛·罗韦利是一位理论物理学学家，4年前，我看过他的小书《七堂极简物理课》，被作者诗意的文笔深深的折服了，第一次看到原来理论物理可以讲得如此的下里巴人。
翻开16年7月25日写下的读书笔记（《七堂极简物理课》），恍然发现这本小书对自己的影响巨大，让我重新拿起科普书籍，坚定学习非线性科学的信心。毕竟喜欢《五十度灰》的我，非常想看看是什么原因《七堂极简物理课》击败了《五十度灰》，拿了书籍热销榜的第一。
时间是一种错觉–《时间的秩序》
我想了很久，这本述说时间本质的书，读书笔记应该起什么名字，后来还是用了《千字文》的前两句，“天地玄黄，宇宙洪荒”。四方上下谓之宇，往来古今谓之宙，而洪荒表示天地未开的混沌状态。
这本小书讲述的就是宇宙一直洪荒，以前是，现在是，未来也是。是的，从物理学来看，没有时间这个概念，这是一个反常识的概念。然而一些看似不证自明的事，实际上仅仅是人类的偏见”
让我们从大家熟知的《相对论》开始，因为爱因斯坦是第一位指出世界本来没有时间概念的科学家。由于相对论原理，时间的流逝在山上要比海平面快，所以在海拔1000多米的我，一定比广州的朋友老得快。
失去统一性，不同地方时间过得不一样
苹果砸出了牛顿万有引力的假象，而爱因斯坦进一步的指出，是引力让我们感受到了时间的存在：
对时间结构的改造进而影响了物体的运动，使得它们“落”向彼此。
- 物体会使它周围的时间变慢,这就是在海平面高度居住的人衰老得慢一些的原因。
- 物体下落就是由于这一时间的延缓。在时间流逝一致的地方，比如星际空间，物体不会下落，它们会浮在空间中。而在我们的星球表面，物体会自然倾向于向时间流逝更慢的地方运动。
时间已经丢失了它的第一个方面或者说第一层：其统一性。在不同地方，它有着不同的节奏，在此处与在彼处的流逝并不相同。
过去与未来的本质区别-熵
回顾我们学过的物理定律，哪些定律可以区分过去和现在？
掌管力学世界的牛顿定律不行，描述电与磁的麦克斯韦方程组不行，爱因斯坦相对论的引力方程不行，海森堡、薛定谔、狄拉克的量子力学方程也不行，描述基本粒子的 20 世纪物理学还是不行……这些方程都无法把过去与未来区别开。如果这些方程允许一系列事件发生，那么也会允许这一系列事件在时间上的逆过程发生。
只有克劳修斯的热力学第二定律可以，“不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。” 在基础物理学中，这是唯一一个能够表明过去与未来有所区别的方程，唯一一个涉及时间流动的方程。在这非同寻常的方程背后，整个世界隐匿其中。
注视着太阳缓缓落下，哥白尼看到了世界在旋转；凝视一杯水，玻尔兹曼看到原子与分子在剧烈地运动。揭示熵的重要意义的任务，上帝交给了玻尔兹曼，而才华横溢的天才却因为世人不理解而结束了自己的生命。
在时间的两个方向之中，为什么我们称之为过去的这个，其事物更有序？宇宙这副牌，为什么在过去是更有序的？为什么在过去，熵要更低一些？看作者是怎么说的：
如果一副牌的前二十六张都是红色的，后二十六张都是黑色的，我们就把这些牌的排列称为“特殊的”“有序的”。洗牌之后，顺序就消失了。最初有序的排列就是“低熵”的排列。但是请注意，如果我们观察的是牌的颜色——红或黑，那么它是很特殊的，因为我们正把注意力放在牌的颜色上。如果前二十六张牌都是红桃和黑桃，那么这种排列也很特殊。或者都是奇数，或者是这副牌里最褶皱的二十六张，又或者是与三天前完全相同的二十六张牌……或者它们有其他共同点。仔细思考，如果我们观察其全部细节的话，每一种排列都是特殊的，每一种排列都是独一无二的，因为每一种排列都有其独特的一面。就如同对母亲而言，她的孩子都是独一无二的。
如此看来，只有当我把目光聚焦于牌的特定方面时（在这个例子中是颜色），“某些排列比另一些更特殊”的概念才有意义（比如二十六张红色的牌，然后是二十六张黑色的牌）。如果我们从各个方面对牌进行区分，那所有排列就都是等价的：没有哪个比其他的更特殊。只有当我们以一种模糊与近似的方式看待宇宙的时候，“特殊性”的概念才会出现。
玻尔兹曼说明了熵之所以会存在，是因为我们以一种模糊的方式描述世界。他证明了熵就是我们模糊的视野无法区分的不同排列的数量。热量、熵、过去的低熵都是近似地、统计性地对自然进行描述的概念。
一切与时间流逝有关的现象都被还原为过去的一个“特定”状态，而这个状态的“特殊性”很可能是由于我们模糊的视野。 熵仅仅是我们模糊的视野无法识别的微观状态的数量。
我对熵这个概念充满了好奇，自打我在中学第一次接触这个字，我无数次的问过我的老师和朋友，可他们都没有办给我一个我认可的答案，虽然他们都无一例外的告诉我怎么计算的。我仅仅是想知道，为什么玻尔兹曼要用这个方法来算，为什么香农思考了很久之后把这个概念放入了信息论。
当我作为一名混沌科学的研究生的时候，我继续的问我的导师，为什么要用熵来描述混沌系统，为什么从有序出发可以进入混沌状态，为什么当心电图处于相空间有序的时候，人就是病态的甚是生命垂危，为什么正常人的心电图在相空间是混沌的。我苦苦思考了十多年的问题，在看这本小书的一瞬间找到了答案。
正如玻尔兹曼说的，因为过去是低熵，所以世界是熵增的，有序意味着生命的终结，而只有混沌才表征着生命在活动。
对宇宙的熵而言，也许同样如此：也许它并没有处于什么特殊状态；也许是我们处于一个特殊的物理系统中，相对于这个系统，宇宙的状态才很特殊。用老子道德经的一句话来描述这个道理，“天地不仁，以万物为刍狗”，非常合适。
其实没有当下
在搞清楚质量可以延缓时间这件事的十年之前，爱因斯坦就意识到，时间会被速度延缓。就对时间基本的直觉上的感知而言，这个发现是最具毁灭性的。在此之前，没人设想过，对于一块静止的手表和一块运动的手表，时间会是不同的。时间长短只与拥有既定轨迹的物体的运动有关。
我们的“当下”不会延伸到整个宇宙，它就像我们周围的一个气泡。这个气泡可以延伸到多远呢？取决于我们限定时间的精确程度。如果用纳秒，“现在”的定义仅有几米；如果用毫秒，那就有几千公里。作为人类，我们对几十分之一秒都很难分辨出来，我们可以把整个星球都看作同一个气泡，在谈及现在时，可以认为对我们而言这是同一个瞬间。这就是我们可以做出的最大限度的近似。
如果有两个事件分别发生在地球和比邻星 b 上，我们问这两个事件是否发生在“同一时刻”，正确答案应该是：这个问题没有意义，因为在宇宙中并不存在可以定义的“相同时刻”。“现在的宇宙”是没有意义的。
一个共同的当下并不存在：时空的时间结构并不是像这样的分层。
而是完全由光锥组成的结构：
十年之后，他意识到，时间流逝的速度在不同地方是不一样的。因此时空并没有上图勾勒出的那样有序，而是会被扭曲。现在看起来更像是这样：
例如，当引力波经过时，小光锥就会从右向左一起振动，就像风吹过麦穗。
圆锥的结构甚至可以这样总是朝向未来前进，一个人却可以回到时空中的同一点，如下图：
时间不可能同步
在学习操作系统课程的时候，有一个经典的案例就是如何设计系统间系统同步，基本上是没法做的，因为每次的确认都会有延时，但是具体延时多少难以计算，但是有一点是确定的，那就是必须在不同的操作系统保证事件发生的时间顺序是一致，而不是绝对的时间点。但没想到，除了计算机是这样，爱因斯坦说物理世界也是这样。
亚里士多德在《物理学》中写道：
如果周围一团漆黑，身体几乎什么都感觉不到，但心里有些想法在改变，我们仍然会认为时间在流逝。也就是说，即便是在我们内心里感到时间的流动，也是对一种运动的量度：内在的运动。如果一切都不运动，就没有时间，因为时间仅仅是运动的记录。
牛顿的假设则与此完全相反。在他的代表作《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿认为必须存在一种时间：
无论如何都会流逝的“真实的”时间，独立于事物及其变化。就算所有物体保持不动，甚至我们灵魂的活动都凝滞了，这种时间仍然会流逝——按牛顿的说法——不受任何影响，这就是“真实的”时间。这与亚里士多德的观点截然相反。
在亚里士多德和牛顿这两位巨人中，牛顿真的是正确的那个吗？整合亚里士多德与牛顿的时间观念是爱因斯坦最有价值的成就，是他思想中最璀璨的珍宝。
答案是，牛顿凭直觉知道的超越有形物质的时间与空间，的确存在，真实不虚。时间与空间是真实的现象，但不是绝对的，它们并不独立于发生的事件，也不像牛顿设想的那样，与世界上的其他物质有所区别。我们可以想象一大块牛顿式的帆布，上面画着这个世界的故事。但这块帆布与世上的其他东西是由相同材料构成的，与构成石头、光、空气的物质并无二致：它们都由场构成。
以我们目前的知识来看，物理学家把构成世界物理实在的物质称为“场”。有时它们会有些奇异的名字：“狄拉克场”是构成桌子与星体的材料；“电磁场”构成了光，也是使电动机运转和指南针指北的力的来源。但是，关键之处在于，还有一种“引力场”：它是引力的来源，同时也是构成牛顿时空的材料，其余的世界涂画于其上。钟表是测量其广延性的机械，测量长度的尺子则测量其广延性的另一方面。
那时间是什么？
- 不存在单一的时间，每个轨迹都有自己的持续时间；
- 根据位置与速度，时间会以不同节奏流逝；
- 它是没有方向的：在世界的基本方程中，过去与未来的区别并不存在；
- 方向性只在我们进行观察并忽略细节时偶然出现。在这种模糊的视角下，宇宙的过去处于一种奇特的“特定”状态。
- “当下”的概念不再奏效：在广袤的宇宙中，没有我们可以合理地称为“当下”的东西。
- 决定时间长度的物理基础不是一“个区别于世界其他组成部分的独立实体，而是动态场的一个方面。它会跳跃、涨落，只在相互作用时实体化，在最小尺度之下无法被发现……
那么，这一切之后，时间还剩下什么呢？
你必须扔掉手表，你尝试理解
这看似能抓住的时间，只不过是指针的运动……
让我们进入没有时间的世界。
世界不是实体，而是一个复杂网络
通过把世界看作事件、过程的集合，我们得以更好地理解与描述世界。这是与相对论兼容的唯一方式。世界并不是物体的集合，而是事件的集合。物体与事件的区别在于，
物体在时间中持续存在，而事件的持续时间有限。
石头是典型的“物体”，我们可以问它明天在哪里。与此相反，亲吻是一个“事件”，问这个吻明天在哪儿是没有意义的。世界由亲吻的网络构成，而非石头。
我们不能把物理世界看作由物体或实体组成，这行不通。把世界看作事件网络才行得通。简单的事件，以及可以被分解为简单事件组合的复杂事件:
- 一场战争不是物体，而是一系列事件；一次暴风雪不是物体，而是事件的集合；
- 山上的一朵云不是物体，而是风吹过山上时空气中水蒸气的凝结；
- 波浪不是物体，而是水的运动，而且形成波浪的水总是不同的；
- 一个家庭不是物体，而是关系、事件、感受的集合。
- 一个人呢？当然也不是物体，就像山上的云，它是食物、信息、光、语言等进进出“出的复杂过程……它是社会关系、化学过程、情感交流网络中的一个结点
动力学系统，就是复杂网络的一个最基本的表征，而混沌效应，只是复杂网络的小小的明珠。在这个层面上，我找到自己一直认同的理论是正确的佐证，人生最大的开心莫过于此。
世界为什么会运转？因为能量吗？不是！
能量（无论是机械能、化学能、电能还是势能）都会把自己转化为热能，即热量，它会传到冷的物体。但要想把它取回来，重新用来让植物生长，或驱动发动机，这样的免费方式并不存在。在这个过程中，能量保持不变，但熵增加了，熵无法回转。这是热力学第二定律要求的。
让世界运转的不是能源，而是低熵源。没有低熵，能量会稀释成相同的热量，世界会在热平衡态中睡去——过去与未来不再有分别，一切都不会发生。在地球附近，我们有着丰富的低熵源——太阳。太阳对我们而言，是个丰富且持续不断的低熵源。我们拥有充足的低熵可以使用，能够让动植物成长，让我们建造汽车与城市，以及思考和写书。
太阳的低熵来自何处呢？原来，太阳诞生于一个熵更低的状态，形成太阳系的原始星云甚至有着更低的熵，如此，一直向过去追溯，直到宇宙最初极低的熵。正是这个熵的增加驱动了宇宙的伟大故事。
在过去，宇宙基本上是一大片氢，氢会结合为氦，氦比氢的熵要高。但这一情况的出现需要开启一个通道：得有星星燃烧，让氢燃烧成为氦。什么会使星星燃烧呢？这就需要另一个熵增加的过程——环行星系的氢云引力造成的收缩。收缩的氢云比分散的氢云具有更高的熵，但氢云太大了，需要数百万年才能收缩。只有集中起来以后，它们才能加热到某个点，引发核聚变过程。引燃核聚变为熵的进一步增加打开了大门：氢燃烧为氦。
整部宇宙史都由这种断断续续的或急剧的熵增组成，既不迅速也不均匀，因为一切会一直陷在低熵的凹地里（木头、氢云），直到某样东西把大门打开，让熵增过程出现。熵增本身也会打开新的大门，由此熵继续增加。比如，山里的水坝可以存水，直到它随着时间推移逐渐损坏，水会再流到山下，使得熵增加。
生物也由类似错综复杂的过程组成。光合作用把来自太阳的低熵储存在植物里，动物则“进食”低熵。（如果我们所需能量胜于低熵的话，那我们就会向撒哈拉的热量进发，而不是去吃下一顿饭了。）在每个活的细胞内，化学过程的复杂网络都是个可以开关大门的结构，低熵可以由此增加。分子的功能是扮演让过程交织在一起的催化剂，或是反过来阻碍这些过程。每个单独过程的熵增使得整体能够运转。生命就是熵增过程的网络，这些过程可以作为彼此的催化剂。有时人们会说，生命会产生特别有序的结构，或是在局部熵会减少，这些说法并不正确。生命仅仅是分解与消耗食物低熵的过程，它的结构本身就是无序的，和宇宙其余部分一样。
结语
很难接受一个没有时间的宇宙，因为它看起来和我们认识的世界格格不入。
1967年，不含时间变量的量子引力方程首次出现，这个方程由两位美国物理学家布赖斯·德维特（Bryce DeWitt）与约翰·惠勒（John Wheeler）发现，如今被称为惠勒-德维特方程。
起初没有人能理解这个不含时间变量的方程的含义，也许惠勒和德维特他们自己也不理解。（惠勒：解释时间？不解释存在就没法解释时间！解释存在？不解释时间就没法解释存在！发现时间与存在之间深刻与隐秘的关联，是留给未来的任务。）
到末尾，忽然感觉自己学了多年的物理，是都是些过时无用的东西。我们很忙，忙着工作、忙着挣钱、忙着情爱，我们一直忽视了我们到底活在一个什么世界？包括疫情之下，拥有闲暇时光的大伙，又有多少人在安静的看会书，认识一下这个不简单的世界。
一场疫情，扯下了文明的遮羞布，谁也没有比谁更好。疫情也让人重新认识到，我们只不过是一种普通的哺乳动物。面对新冠病毒，没有一个文明准备好了，无论什么科技程度，什么意识形态。
何曾想过，大家生活匆匆，手里总是捧着那些快餐书，不去看公共卫生、科学理论、哲学思维的书，别看大家都拿着手机开着宝马，骨子里其实和丛林时代的人是差不多。
所以，某个程度上疫情是人类自食其果的事情。