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霍金先生事件光锥中的简单直观的错误
读书可以解惑，可是有些书却令人更加迷茫。我读霍金先生的《时间简史》时，常常被他在书中的高论搞得糊里糊涂，最后驱使我在十多年前写《谁有权谈论宇宙》一书。那时没有认真研究当代宇宙学，只是凭直觉，对他以科学的名义鼓吹穿越类的玄幻表达不满，对他以科学的名义和数学的名义蔑视哲学表达愤怒。当然《时间简史》中还有很多其它荒唐的东西。
比如光和事件的关系就是其中又一例。
事件简单来说就是：发生的事情，或事情的结果。
但是，在宇宙事件中，特别是在人类相对于天体的观测中，光在事件中扮演重要的角色。特别是在事件的传播中，光扮演着几乎是唯一的角色。
但光毕竟不是事件本身。即使是在讨论宇宙问题时，事件的很多方面不是依靠光来表现的，也不是光能够完全表现的。比如引力。
这种简单的关系，在读到《时间简史》中有关内容后被完全搅糊涂了。例如他在书中花了好几页篇幅描述并使用的事件光锥就是一个荒唐的错误。
虽然光锥是Minkowski为相对论量体裁衣定制的，但霍金先生用通俗的语言解释说明了一番，而本书也是用通俗的语言来说明道理，因此大量借用霍金先生的叙述。
霍金先生的事件光锥简介
霍金先生在《时间简史》中，详细解释事件光锥如下：
“如果有一个光脉冲从一特定的空间的点在一特定的时刻发出，在时间的进程中，它就会以光球面的形式发散开来，而光球面的形状和大小与源的速度无关。在百万分之一秒后，光就散开成一个半径为300米的球面；百万分之二秒后，半径变成600米；等等。这正如同将一块石头扔到池塘里，水表面的涟漪向四周散开一样，涟漪以圆周的形式散开并越变越大。如果将三维模型设想为包括二维的池塘水面和一维时间，这些扩大的水波的圆圈就画出一个圆锥，其顶点即为石头击到水面的地方和时间（图1.2）。”
“类似地，从一个事件散开的光在四维的空间——时间里形成了一个三维的圆锥，这个圆锥称为事件的未来光锥。以同样的方法可以画出另一个称之为过去光锥的圆锥，它表示所有可以用一光脉冲传播到该事件的集合。” （上文中的黑体是我加的。）
根据上面的描述，霍金先生画出了下面图1.3 中的过去、现在和未来光锥。
但是，原来这个事件光锥，表达的是完全错误的概念！而且错得离谱。
你看出它错在哪里吗？
请你仔细想想，动手画一画。
如果你在我的提示下，还想不出来，那么说明宇宙学家们已经把你的思维搞糊涂了。当代宇宙学家们所犯的常识性的错误，简直是不胜枚举，这里又添一例。你得好好地读读这本书，把很多貌似常识性的错误思想纠正过来。
首先请注意，由于图1.3中霍金先生的光锥中“现在”是固定的，因而它只能表达一种情况：事件在“现在”发生！此时事件刚刚发生，按霍金先生的说法，事件散开的光还刚刚开始散开但还没有散开，还只是一个起点。
霍金先生的这个“现在”就把事件光锥的实用性降低到了几乎无用的水准。因为它只说了一件事：事件刚刚发生，情况不明。等于是吼了一嗓子：哥们，如果有任何事件发生，可以画个点来表示。哈哈，原来任何事情都可以画个点来表达呀，啊，不对！是任何现在发生的事情都可以画个点来表达。然后画一个未来光锥告诉你：你的将来就会在这些个圈圈内；再画一个过去光锥告诉你：你把这个现在发生的事件的散开的光传播到过去吧。（我小声加一句：如果你能穿越的话。）
现在，从图中把事件光锥的各个部分单独拿出来研究分析，为什么事件光锥全部错了。正确的事件光锥应该怎么画？
先参考下面的图，从讨论事件过去光锥开始。
霍金的过去光锥的全部，它表示的唯一事件是，观测者在“现在”时刻观察在“现在”时刻发生的事件的散开的光，向过去传播。问题很明显：光或任何东西是不能够向过去传播的。科学不是玄幻或穿越。如果你认为能，请举例说明。右图：我们定义的正确的过去光锥，是观测者在“现在”观察“过去”发生的事件散开的光，向“现在”传播。例如可以表示，100光年处的一颗新恒星在100年前开始发光，这个事件散开的光在100年后到达观测者。右图光锥的顶点表示100年前这颗新星开始发光事件，在100年前处恒星爆炸的散开的光还没来得及扩散，因此只是一个点。随着时间的推移，该事件的光以光速传播，经过100年后到达观测者的现在时刻，光扩散了100光年。
如果要在图1.3-1 中表达离观察者100光年处的恒星在150年前开始持续向观察者传播事件，那么用光锥这种简单的工具就完全无法表达了。在图像表达上出现了一种全新的，人们尚未有正确的方法表达的事件：在空间上，这些光越过观察者所在位置继续向前扩散了50年；在时间上，它们已经50年前就从过去经过观察者所在的“现在”走向了“未来”。这是我们后面要讨论的“已完成将来”事件。
请先读一下上图的注解。霍金先生的这个事件光锥仅仅只能表达在现在发生的事件散开的光向过去传播这种完全无意义也不可能的一种情形，不能表达任何其它的东西。事情只能发生在此刻，事件资讯只能向过去传播，这种东西是错误的，完全没有任何用处！
再从图1.3中把事件未来光锥单独拿出来研究，参考下面的图
事件在“现在”发生，因此只能沿着时间按箭头前进的方向传播。图中光锥的顶点表示“现在”，因此事件在现在时刻散开的光，将构成图中的未来光锥。看起来很正常。
问题是：现在发生的事件，将来会如何是无法预测的！石头于“现在”时刻击打在水面的时候，同时有一个更大的波浪打在同一地方，或者有一道激流流过，那么石头击打水面后产生波浪这件事情就不会发生。如果要表示的是太阳“现在”发光这件事，也要考虑太阳是否在一分钟以后熄灭了呢？这需要怎么表示？如果一道闪电一闪即灭，该事件的未来光锥也基本画不出来。
霍金先生的未来光锥，只能表示“事件在‘现在‘发生，事件散开的光向未来传递”这一种情况。
右图：我们的未来光锥的一个特例，表达在“现在”发生的事件的未来期望光锥。光锥边缘用虚线表示这个光锥是虚拟的、未确定的。
当然我们不能像霍金先生画的光锥那样，将要用事件光锥表达的事件局限在“现在”时刻发生。这种局限将使得事件光锥毫无用处，因为事件光锥实际上退化成了一个点，将来还未发生，只是虚拟的光锥；过去光锥完全不存在。因此霍金先生画的光锥，仅仅只能够表达一种情况：观察者在现在时刻，预测事件向未来传播，和事件向过去传播的情形。但这一种情况毫无意义且没有用处。如果事件在现在时刻发生，随即停止，那将来光锥就完全是瞎画。而霍金先生画的过去光锥，是事件在现在发生，向过去传播的光锥。现在发生的事情能向过去传播吗？是在写穿越的玄幻小说吗？
这让我想起一件非常有趣的事情。
这是任教于美国内华达大学的王先生给我讲的一个发生在内华达大学的真实的故事。
内华达大学离赌城拉斯维加斯只有几公里。
一个著名的赌场老板死了。他的继承人怀疑是他的一个情妇把他害死的。可是找不到确切的证据。
这位继承人是绝对相信科学的。
这位继承人想，爱因斯坦先生能够回到出生前去杀死父母，那么送封信给死去不久的人应该没有什么问题吧。于是他找到内华达大学的教授，提出给他们300万美金，研究一个与死人通信的课题。请他们从死去的那位赌场老板那儿带封信来，证明他是被他的情人谋杀的。
内华达大学的几位教授热情高涨，以飞快的速度写出了研究的专案报告，其中意义1、2、3、4……，研究步骤A、B、C、D……，等等厚厚一大本。看来破案指日可待，全世界的凶手都要有难了。
这是大约十年前的事情了，不过到现在经费用光了，还没有看到有用的研究结果。
也许借助霍金先生的过去事件光锥可以成功完成该项目？
可是在现在给死去的赌场老板送资讯，也不能送到过去吧？如果能，那么干脆送到他没有被谋杀的生前不是更好吗？
不过这些内华达大学的教授们，倒是深得现代做学问的某种精髓。
总体来说，图1.3中霍金先生画的当代宇宙学家们应用的事件光锥几乎一无是处。未来光锥的表达有微弱的正确的机会，过去光锥的表达完全错了，现在时刻的表达也错得离谱。
概括来说，正确的事件光锥，应该画成如图14.3的模样：任何事件的过去、现在和将来总共就只是一个光锥，过去、现在和未来都包含在这一个光锥中！这个光锥的顶点是事件发生的具体时刻，这是不能改变的，是事物发生的时刻决定的；现在时刻是观察者所在并开始观察的时刻，这个时刻是由观察者主观决定的。在观察者决定了哪个时刻是“现在”时刻 － 即开始观察该事件的时刻后，过去光锥，现在时刻，未来光锥也就被确定了。
也就是说，正确的事件光锥中，总是一个顶点在下锥口在上的圆锥。顶点就是事件发生的时间。观测者可以在任意时刻。而观测者的观测时刻，和事件的存在时间，将决定光锥的具体模样。
因为本篇中只是指出错误，所以改正错误给出正确的答案的道理和详细叙述要留到后面相关章节去。我们将在后面进一步详细讨论事件光锥，特别是事件未来光锥正确的图像表示。
事件的未来光锥非常复杂，牵涉到人们从未讨论过的, 我们定义的“已完成将来” 这一类特别复杂的情形。这个不奢求专家们要考虑到。
总之，按照霍金先生描述的事件光锥是完全错误的。
相对来说比较简单的一个事件光锥的描述，以霍金先生为代表的当代宇宙学家们都能完全搞错，犯下幼稚可笑的错误，还一直在他们的科学研究中使用着，更不要说未来光锥中的种种复杂性，他们连想都没有想到。这难道还不能使我们产生警觉，对当代宇宙学家告诉我们的各种宇宙图像，要仔细地思考一番吗？
这种思考，不需要高深的数学，不需要复杂的推理。只需要常常注意，从专家们描绘给我们的关于宇宙的这样那样的细节图画中，跳出来，把这些图画放在宇宙的整体的大图像中去思考和观察。如果宇宙学家们给出的图像是合理的，那么他们画出来的细部图像嵌进宇宙的整体中就会是和谐的优美的，否则就会产生冲突，破坏宇宙形象的整体的优美。
需要指出的是：事件光锥是爱因斯坦先生相对论图像表达的核心内容之一，并不是霍金先生发明的。利用光锥来解释狭义相对论的观点首先由爱因斯坦先生的前教授提出，被称为闵可夫斯基空间。 目的是为所有观察者创造一个不变的时空。 为了维护因果关系，闵可夫斯基将时空限制为非欧几里德双曲线几何。（貌似非常高深的样子。所以说数学画出来的错误更玄妙。）
霍金先生的书是通俗地解释事件光锥。可是，他在解释的时候看来没有动脑筋想一想，只是按照别人的解释照猫画虎地说一通。
读过《时间简史》的读者还应该再想一想：这么简单的错误，为什么自己就没有发现呢？是什么原因呢？如果想通了，对自己观察问题的能力和方法，应该产生一个飞跃。《时间简史》的销售量超过1000万册，事件光锥随着相对论存在了上百年，没有人就简单错误的事件光锥发表异议。可见我写的这本书，值得读者朋友看一看想一想，与我讨论或者辩驳一番，对比考察一下是谁更正确！
而我们之所以能从整体的综合中去发现问题，是因为当代宇宙科学整体建立在一套不合理的理论上，是用唯望远镜的姿态，构造各种玄幻复杂的数学模型，来处理从望远镜得到的资料。
但是，令人遗憾的是，爱因斯坦先生很强大，太空望远镜很强大，当代宇宙学家们的数学模型也很强大，但他们的一些错误强不过真理！霍金先生说“人是辩不过数学的。”我要说：“数学是辩不过真理的！” 当代宇宙学家们用强大的数学模型处理从强大的望远镜得来的资料后，得到的许多结果却令人遗憾。放到宇宙的大图像中来检验，错误百出，完全不可相信。
我们再来来看几个影响广泛错误明显的实例。
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关于事件光锥，请注意几点：
这个光锥的表面实际只是任何事件资讯可能传播的极限。所以光锥只是定义了事件资讯传播的边界，并不是事件本身、亦非事件资讯本身。就像规定了车辆的最高行驶速度后，可以界定车辆在任意时刻可能到达的最远距离，但并不是关于车辆本身的资讯。
这个空间只是个抽象的概念。所以它不能做量化的描述。只是把定性的语言描述变成了似乎用图像直接表述。因此它基本完全抛弃了二维时空图中“距离”的概念。正如知道了车辆的最高行驶速度后，并不能描绘与任何一辆车相关的运动资讯，因为光锥没有确定事件具体位置的表达手段。
未来光锥所圈定的“绝对将来”只是在“现在”的期望之物。它正确地界定了“事件（现在）”如果有“将来”的话，这些将来如果发生了的事件都会发生在这个将来光锥内。但是，也许“事件（现在）”从此刻后不再继续存在了，那么，何来“将来”？更别谈“绝对将来”了。
光锥的描述物件含糊不清，“事件（现在）”P与光锥中的过去事件、将来事件没有清晰的界定。
霍金先生曾经说过：“如果人们知道过去某一特定时刻在事件P的过去光锥内发生的一切，即能预言在P将会发生什么。”这种说法是错误的。未来基本是不可预言的，即使假设人们有能力知道过去相关的一切（实际这是不可能的）。正如掌握了股票全部相关的资讯和走势，并不能确切知道下一刻股票的涨、跌。不要夸大光锥的作用。
以上是我在《光暗之争》中对事件光锥的看法和评价。只是感到它的表现太粗糙，不能很好地描述时间的进程。
但今天再重新审视这一话题，就发现不是好不好的问题，而是正确与错误的问题。Minkowski为相对论量体裁衣定制的事件光锥，是完全错误的。
霍金先生描述的未来光锥只能描述事件在“现在”发生，并持续了一段时间的，事件可传播的可能最大范围。除此以外，如果事件不是在“现在”这一时刻发生，并从“现在”开始描画，则霍金先生的未来光锥就无法表达！
一般来说，未来光锥并不存在，只是人们对未来的预测，但不能把预测当作事实。《时间简史》的老版本中说“如果人们知道过去某一特定时刻在事件P的过去光锥内发生的一切，即能预言在P将会发生什么。”这种说法是错误的。未来基本是不可预言的，即使假设人们有能力知道过去相关的一切（实际这是不可能的）。我在《谁有权谈论宇宙》中指出过这个错误。但《时间简史》后来的版本把这种无稽的论断改掉了，我这里也就不多说了。
未来光锥的描述比较复杂，不是霍金先生前面描述的那么简单。因为牵涉到相对未来，绝对未来和“已完成将来” 等概念，在宇宙天体事件光锥的描述中不是那么容易说清楚画出来。
“现在”时刻也不是像霍金先生的图1.2中那样，总是一个点。只有那些在“现在”时刻发生的，并且从“现在”时刻开始描绘的事件，其光锥的顶点才会落在“现在”时刻。其余任何时刻发生的事件，不论如何描画，事件光锥的顶点都不会是位于“现在”时刻。
正确的事件光锥，其锥顶点总是位于事件发生的时刻，这是因为事件刚刚开始发生时，其事件的光还没有传输出去。观察者可能在任意时刻对该事件进行观测。而按照惯例，我们总是把观察者开始观察的时刻设定为光锥的“现在”时刻，而且把现在时刻设定为时间轴的零点。以该点为分界，从事件开始时刻到“现在”时刻为事件的过去光锥；越过现在向时间轴的正向前进的光锥属于未来光锥；因为未来是不确定的没有发生的事情，所以把它画作虚线。据此我们画出一般性的事件光锥如图14.3所示。
一般性事件光锥。以事件发生的时刻为光锥顶点，事件散开的光资讯随着时间的进程逐渐展开形成光锥；以“现在”时刻为分界；过去光锥位于“现在”时刻的下方，其时间的座标为小于零的负数；未来光锥位于“现在”时刻的上方，其时间的座标为大于零的正数；由于一般来说未来是不确定的，因此未来光锥由虚线表达。
但是，这里还有更复杂的情况，霍金先生的事件光锥不能表示，我们的一般性的光锥也不能表示的“已完成未来”的情况。我们随后再讨论。
霍金先生因为对爱因斯坦先生的方程勉强地加入新解，因而对宇宙问题有了权威的地位。
霍金先生说：“以后的几年中，我发展了新的数学技巧，从证明奇性必须发生的定理中除去了这个和其他技术上的条件。最后的结果是1970年彭罗斯和我的合作论文。那篇论文最后证明了，假定广义相对论是正确的，宇宙包含着我们观测到的这么多物质，则过去必须有一大爆炸奇点。我们的工作遭到许许多多的反对，部分来自苏联人，由于他们对科学宿命论的信仰；另一部分来自某些人，他们不喜欢整个奇点的观念，并认为这糟蹋了爱因斯坦先生理论的完美。然而，人实在不能辩赢数学定理。所以最终我们的工作被广泛接受，现在几乎每个人都假定宇宙是从一个大爆炸奇点开始的。颇具讽刺意味的是，现在我改变了想法，试图去说服其他物理学家，事实上在宇宙的开端并没有奇点——正如我们将看到的，只要考虑了量子效应，奇性则会消失。”
请看，奇点、大爆炸等等一切都是从数学而来。是霍金先生用数学证明出来的。霍金先生把自己的许多工作，都聪明地和爱因斯坦先生联系起来，包括相对论中的奇点与大爆炸或黑洞这样的妙论。
但是，数学形式的完美诠释，只是这个世界上能与实际相符合的极少部分。在我当硕士研究生时就已经知道：《数学物理方程》只是那么薄薄的一册，只能和现实世界的很小部分结合起来。世界的复杂程度，远超过完美的数理方程能够描述的能力。绝大部分的现实问题，都是在电脑的数值方法下，求其近似解。
非常多的方程式，它们在实际中的使用是有条件限制的，经常可能仅仅在某一个区域内有效。一个描绘宇宙的方程，更难以完美到每个细节都是对的，都有解释，都对应某种物理现象。
而现代宇宙学家们，玩弄著爱因斯坦先生的宇宙方程，拿他自己都没有解释过的奇点做文章。这个宇宙就一会儿弯曲一会儿平坦，一会儿封闭一会儿开放。
那么关于宇宙的模型，关于时间与空间，是否就只是局限于爱因斯坦先生的数学模型呢？是否就遵从宇宙学家们的左解释右证明呢？这是宇宙物理科学大师们应该思考的问题。
当然，作者是完全不认同这样简单地把世界把宇宙归纳为几个数学符号的。在《谁有权谈论宇宙》里我已经做了大量的说明。
此时，想起了微信上看到的几个让很多人抓狂的简单数学题。下面抄个给您看看，它和爱因斯坦的证明有异曲同工之玄：
求证：2017 = 2018
证明：
2017
= 2013 + 4 - 9/2 + 9/2
= 2013 + √( &〖(4-9/2)^2〗^ ) + 9/2
= 2013 + √( &〖(4^2-2x4x (9/2)+(9/2)^2〗^ )) + 9/2
= 2013 + √( &〖(16-36+(9/2)^2〗^ )) + 9/2
= 2013 + √( &〖(25-45+(9/2)^2〗^ )^ ) + 9/2
= 2013 + √( &〖(5^2-2x5x (9/2)+(9/2)^2〗^ )) + 9/2
= 2013 + √( &〖(5-9/2)^2〗^ ) + 9/2
= 2013 + 5 - 9/2 + 9/2
= 2018
怎么样？它当然是错误的。可是错在哪里呢？如果您能在几秒钟内确定它为什么错，那也应该很容易看穿爱因斯坦所犯的错误。（答案在书内找）
宇宙的宏大，让人深感自身的渺小。当费尽心机地自以为窃得几丝天机，却发现竟然是思想过度的迷幻，真让人无比难堪啊！
当阳光照亮我们周围的细节时，我们把远山近树纳入掌握之中，却被这照亮我们的光明把宇宙的面目完全遮蔽。当宇宙的部分众星向我们展露容颜时，我们却没有足够的能量去发现和观察周遭的细节，一切都掩盖在黑暗中。
我们努力探索，却只感到自身的渺小和造物主的伟大！
接近认识宇宙终极真理的大话不是随便可以说的。作为脚踏实地的科学人，在掌握一定的旅行速度，和有一定的能力，能够真正看清宇宙露给我们的几许真容之前，我们还是得踏踏实实地沿着基本的科学道理筑成的道路艰苦攀登。
空间虚无缥缈，时间扑朔迷离。
古往今来，多少圣贤哲人，从各种不同角度来描画它们。有深奥有清浅，有具体有抽象。谁言其本质？
犹记得霍金先生在他的《时间简史》一书中说的：“迄今，大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论，以至于没工夫去过问为什么的问题。另一方面，以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步。在18世纪，哲学家将包括科学在内的整个人类知识当作他们的领域，并讨论诸如宇宙有无开初的问题。然而，在19和20世纪，科学变得对哲学家，或除了少数专家以外的任何人而言，过于技术性和数学化了。哲学家如此地缩小他们的质疑的范围，以至于连维特根斯坦——这位本世纪最著名的哲学家都说道：“哲学仅余下的任务是语言分析。”这是从亚里斯多德到康得以来哲学的伟大传统的何等的堕落！”
这是赤裸裸地利用现代科学的伟大成就来抹杀不同观点，用他的错误“科学”来践踏哲学，以自命正确的错误来藐视其他人的学说。从某种意义上来说，这比焚烧布鲁诺的那把火还要糟糕得多！可惜如前所述，他并不比其他学者高明，宇宙学家的以空想相对论为基础的时空观更是错得离谱。但因为穿上了皇帝的新衣的空想相对论，以科学的名义统治了科学界，因为世界进入科学至上的时代，人们竟然不能辩解反驳，只能任由错误的时空观横扫一切不同思想。是时候抛弃错误让真理回归的时候了。
是该拨乱反正的时候了。
我在本书中开个头，指出错误，辨明方向，拿出一个粗糙的理论框架。可能是错误的，可能是违背真理的。但是，那没有关系。我只想在这乱纷纷的被相对性概念弯折得糊糊涂涂的时空里，开辟一条清晰的小道，构建一个更科学的模型。
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