9.1 坡度

(The Slope)
如果你问一个孩子:“苹果为什么会落地?“他会告诉你:“因为地球在拉它。”
如果你问一个牛顿物理学家,他会说:“因为万有引力在作用。”
如果你问一个爱因斯坦物理学家,他会说:“因为时空弯曲了,苹果在沿着测地线运动。”
这些答案都在描述现象,但都没有触及那个最底层的动机。为什么弯曲的时空会导致运动?那个驱使物体改变状态的“源动力“究竟是什么?
在我们的几何重构中,我们给出了一个更加本质的答案:力,是时间密度的坡度。
看不见的斜坡
让我们回想一下第二部中的“伟大的权衡“:。任何有质量的物体(比如苹果),都拥有巨大的内部演化速率 。也就是说,苹果是一个储存了大量“内部时间“的容器。
现在,想象地球周围的空间。根据广义相对论,大质量物体(地球)会减慢其周围时间的流逝速度。越靠近地面,时间过得越慢。
在我们的语言里,这意味着什么?
这意味着地面附近的时间密度更高。我们在第八章讨论 时看到,时间延迟意味着几何路径的缠绕和堆积。地球就像一个巨大的时间磁铁,它周围的希尔伯特空间被极度压缩、卷曲,形成了一个高密度的“时间深井“。
当苹果悬挂在树枝上时,它处于一个尴尬的境地:
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它的上方(远离地面),时间流逝得稍快,也就是时间密度稀薄。
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它的下方(靠近地面),时间流逝得稍慢,也就是时间密度浓稠。
苹果内部那个疯狂旋转的演化向量,感受到了一种不对称。这就好比你的一只脚站在平地上,另一只脚踩在沼泽里。沼泽里的阻力更大,密度更高,你的身体会不由自主地向那个方向倾斜。
苹果之所以“掉“下来,并不是因为地球伸出一只手把它拽下来,而是因为它在向时间密度更高的地方滑落。
物体总是倾向于滑向那些能够让它的内部演化()得到最大程度“安放“的地方。这就是引力的本质:它不是拉力,它是坡度。
距离的负梯度
我们可以把这个直觉提炼成一个普适的数学定义,这可能是本书中继勾股定理之后最重要的概念。
在物理学中,我们习惯说力是势能的梯度 ()。但在我们的几何宇宙中,能量只是演化矢量的长度。更基础的量是距离。
我们在希尔伯特空间中定义了一种距离,叫做 Fubini-Study 距离 ()。它衡量了两个量子态之间有多“不同“。
力,本质上就是为了缩短某种几何距离而产生的趋势。
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对于引力:物体滑向测地线,是为了最小化它在弯曲时空中的几何路径成本。它在寻找一条让自己的固有时间(Proper Time)最大化的路径。
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对于弹力:弹簧试图恢复原长,是为了最小化分子间电子云变形所带来的几何张力。
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对于强力:夸克被胶子禁闭在一起,是因为一旦拉开,它们之间的规范场几何距离会急剧增加,产生巨大的恢复力。
宇宙中并不存在一种叫做“力“的实体物质。力只是系统在发现自己处于“非最优几何状态“时,为了回归平衡(最小化距离)而表现出的修正动作。
此时此地的推背感
这个观点彻底改变了我们对“被推动“这种感觉的理解。
当你坐在加速的汽车里,你感到椅背在推你。牛顿说这是力。爱因斯坦说这是因为你在偏离测地线。而我们说,这是因为汽车的引擎正在强行旋转你内部的演化矢量。
引擎在强迫你把一部分 (内部时间)转化为 (外部空间)。你的身体(无数个微小的陀螺)在抗拒这种旋转,这种抗拒在你的感官中被翻译成了“推背感“。
所以,所有的力,归根结底都是几何结构对改变的响应。
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引力是顺应几何结构的滑行(顺坡而下)。
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电磁力/机械力是强行改变几何结构的对抗(逆坡而上)。
我们生活在一个充满了坡度的宇宙里。从未有过真正的平坦。每一块物质都在其周围压出了时间的凹坑,每一束光都在拉扯着空间的经纬。
我们所谓的“万有引力“,其实是万物对“拥有更多时间“的渴望。苹果落地,是为了回到那个时间流逝得更慢、更浓稠的怀抱。
但是,这仅仅解释了死物的运动。这个公式 是否也适用于那个最神秘的观察者——生命?
如果物理的力是缩短“物理状态“之间的距离,那么心理的驱动力,是否也是为了缩短某种“心理状态“之间的距离?
这就是我们下一节要探讨的惊人推论。我们将把“力“的概念从物理学扩展到心理学,去寻找那条驱动生命不断前行的隐秘坡度。
(下一节,我们将进入 9.2 节“向往的几何学“,探讨如何用同一个几何框架来描述生命的驱动力。)