時空是一種幻覺？ | 頭條楓林網

利維坦按：根據熱力學第二定律，在一個封閉的系統中（我們可以將宇宙看成是最大的可能的封閉系統）熵只能增大，不能減小。宇宙中的熵增大後不能減小，因此時間是不可逆的。我們從出生、成長、衰老、死亡的過程是不可逆的，正如同一個杯子落地摔碎的過程。

我特別喜歡文中的這句話，「我們這些仰仗於熵增、錨定於逝者如斯的物種，也只能得出這種獨特的視角了」，這或許也是為什麼我們很難想像，一個「既沒有時間，又沒有空間」的景象究竟是什麼樣的——當我們說時間「流逝」，這也只是一種基於過去、當下和未來的近似表述而已。當然，也有物理學家相信，這種線性的「時間之箭」，它無關時間是否存在，而只是關乎時間運動的方向。時間這個概念，是否只對我們這種神經系統的生物有意義？如果沒有了觀測者（觀察），時間還會依照過去-現在-未來的順序來呈現嗎？

文/Carlo Rovelli

譯/斬光

校對/喬琦

原文/nautil.us/issue/64/the-unseen/the-end-of-time

本文基於創作共同協議（BY-NC），由斬光在利維坦發布

或者朱庇特預留了

更多的冬天，

或者在聳峙崖岸上

催虐海浪的這個冬天

便是終點，

你當明智，濾好酒，斬斷

綿長的希望，生命短暫。

說話間，妒忌的

光陰已逃逝。

摘下今日，別讓明日騙。

——賀拉斯，《頌詩集》第一部，第11首

（譯者註：譯文來自李永毅譯《賀拉斯詩選》）

「他比我稍早離開了這奇異的世界，而這不代表什麼。像我們這樣信仰物理的人都知道，過去、現在未來之間的分別只不過是持久而頑固的幻覺。」

——愛因斯坦寫給貝索（Michele Angelo Besso）家庭的哀悼信，1955

這首詩描繪的時光流轉的景象，我們早就習以為常：時間不過是在整個宇宙中均勻、一致地流淌而已，光陰逝去時，所有的事情就這麼漸次發生。星河萬物中都瀰漫著一個名為「當下」的事物，這一刻就構成了現實。人人都有過往，發生過、漸行漸遠、無可改變。未來敞開了大門，卻尚未塵埃落定。現實自過往流出，行經當下，通向未來——而萬物隨時間流逝的演化卻是不對稱的，這一點根深蒂固。我們感受到的這一切，就是世界的基本結構。

然而，這幅熟悉的景象已經分崩離析，它呈現出來的僅僅是一種近似，現實要複雜得多。

遍及宇宙、滿坑滿谷的當下是不存在的。事件並不沿著過去、現在、未來的次序排列得整整齊齊，而只是「部分」有序。只存在一個我們附近的當下，在遙遠的星系裡可沒有什麼當下。當下是一種局部表象，而非整體現象。

在統治萬物萬事的基本方程里，過去和未來沒有任何區別。區別只來自於我們對事物扭曲的感知，正是這種扭曲讓過去發生的一切變得獨特起來。

圖源：Tumblr

時間流動的速度處處不同，這取決於我們身處何方、以何等速度運動。我們距離大塊質量越近、或者運動速度越快，時間的流速就越慢：於是，兩個事件之間的間隔並不只有一個，而是有千千萬萬個。

時間流動的韻律是由引力場決定的，而這種真實存在的實體自有其動力學規律。這個規律就銘刻在愛因斯坦的方程中。如果忽略量子效應，時間和空間就成了一大團果凍的不同特徵，而我們正身處這團果凍里。

但這個世界卻是量子的，所以果凍狀時空也就只是種近似。在拼寫世界的基本語法書里，既沒有空間，也沒有時間——有的只是把物理量從一個值變為另一個值的過程，我們通過這些過程得以計算事件發生的概率以及它們之間的關係。

時間之謎總讓我們困擾不已，激起我們深刻的情感。

就我們目前所知的最基本層面而言，幾乎不存在一丁點兒與我們體驗到的「時間」相似的事物。在那裡，既不存在一個能夠區分過去、未來的特殊「時間」變數，也不存在時空。儘管如此，我們仍能寫出描繪世界的方程。這些方程式中，各個變數互相協同，演化不休。這不是一個「靜態」的世界，也不是所有改變皆為幻覺的「整塊宇宙」：與之相反，我們的世界是由事件組成的，而非事物。（譯者註：整塊宇宙，block universe，就像《星際穿越》末尾主人公所在的五維空間，宇宙過去、現在、未來的每個瞬間都已確定，彷彿一個個的方塊那樣陳列著。）

圖源：Gifer

以上所寫，就是一趟出門遠行，抵達了不存在時間的宇宙。

那麼返航的目的地就很清楚了——在這個沒有時間的世界，我們對於時間的感知是怎麼生髮出來的呢？令人驚訝的是，在我們所熟悉的時間浮現的過程中，我們自己也起到了作用。自構成了世界滄海之一粟的我們看來，萬物在時間之河中流淌。之所以我們會以這種扭曲的方式看待世界，是因為我們只與世界的局部發生互動。

這還不夠，量子非決定性（quantum indeterminacy）又添加在扭曲之上。非決定性帶來的無可獲知導致了「熱時間」（thermal time）這種獨特變數的出現，也導致了衡量不確定性的「熵」的出現。

圖源：NASA/GSFC

或許人類是世界中的一小群獨特子集，在與外部世界的互動中，我們感知到的熱時間之箭的某一端總是熵更低。因此，這一時間流逝的方向的確是真實的，不過也是主觀的：世界上與我們有關的熵總是隨著熱時間的流逝而增加。於是，我們看到事件的發生沿著這個變數排列有序，就把這個變數叫做「時間」。

熵的增加讓我們得以區分過去和未來，並引導宇宙漸次展開、演變。熵還讓過往的一切留下蹤跡、殘餘以及記憶。我們人類就是熵增這一偉大歷史的副產物，過往的蹤跡讓我們留下記憶，記憶讓人類社會形成整體。我們每個人都是統一的存在，因為我們都映射了世界，我們通過與同類互動對這個世界形成了統一的映像，而這一映像又是被記憶統一起來看待世界的視角。我們所謂的時間的「流逝」就由此而來。當我們傾聽時間流逝時，聽到的就是這些。

圖源：Ontonix Srl

「時間」只是無數個描述世界的變數之一。它是描述引力場的變數之一：在我們的尺度上，量子漲落起不到什麼作用，因此認為時空是決定論的也無可厚非。於是，我們就認為時空堅實得彷彿一張桌子。這桌子有不同的維度：其一曰空間，其一伴隨著熵增，曰時間。在日常生活中，我們運動的速度比起光速不值一提，所以，我們就感覺不到不同時鐘的本徵時間之間的差異。在我們距某大塊質量不同距離時，時間流逝速度之間的差異也小得無法分辨。

在統治萬物萬事的基本方程里，過去和未來沒有任何區別。

到了最後，那許多種可能的時間都化為烏有，我們只說得出一種：我們體驗到的時間——均勻一致、遍及萬物、次序有秩。這不過是一種對宇宙的近似的近似的近似的描述，我們這些仰仗於熵增、錨定於逝者如斯的物種，也只能得出這種獨特的視角了。正如傳道書所言，我們總有一個時刻出生、一個時刻死亡。

時間於我們正是如此：一個多層次的、複雜的概念，自多種不同的近似推導出多重截然不同的性質。

許多有關時間的討論都混亂不堪，因為他們沒有認識到時間的複雜性和多層次性。他們犯下的錯誤正是沒有看出時間的多個層次其實各自獨立、互不相干。

在對其求索一生之後，這就是我所以為的時間的物理結構。

這個故事裡有許多部分堅實可信，有一些似是而非，還有一些則純粹是猜測，只想賭一把，看能否一窺全貌。無論如何，有一個一般事實則完全可信：世界的時間結構與我們對它的樸素想像完全不同。樸素想像適用於日常生活，但不適用於理解世界的細微層面，以及它的廣大無邊。十有八九，它甚至還不足以理解我們自身的本質，因為時間之謎與我們的個人認同之謎、與我們的意識之謎纏繞扭結在一起。

時間之謎總讓我們困擾不已，激起我們深刻的情感。其情之濃、其感之深，實乃哲學與宗教之源。

圖源：Ignacio Serrano

我相信，正如漢斯·賴欣巴哈（Hans Reichenbach，編者註：德國哲學家，科學哲學先驅，邏輯實證主義的支持者）在那描述時間本質最清晰明了的書《時間的方向》（The Direction of Time）中所寫：正是為了逃離時間令人焦慮的本質，巴門尼德否認了它的存在，柏拉圖幻想出一個存在於時間之外的理念世界，而黑格爾在談及當下時，斷言靈魂超越了時間，因為靈魂從自身的包羅萬象中就能明白這一點。

為了逃離這種焦慮，我們幻想出「永恆」的存在，那個詭異的世界跳脫出時間之外，被我們安置著眾神、一神，或者不朽的靈魂。我們對於時間的深刻情感化態度對於哲學大廈的構建貢獻良多，比起對邏輯或理性的貢獻還要多。與之相反的情感化態度，即像赫拉克利特和柏格森那樣尊崇時間，也滋生出許多種哲學——但它們無一讓我們距離時間的本質更近一步。

是物理學幫助我們刺破了層層時間之謎。它展示出，宇宙的時間結構與我們的感知是多麼不同。它讓我們有了清晰研究時間本質的希望，不必再受情感之霧的遮擋。

但在我們追尋時間本質的旅途中，隨著理論層層上升、離我們自身越來越遠，最後卻可能找到了一些有關自身本質的發現——這就像是哥白尼，他研究天體的運動，卻終於明白腳下的地球也在運動。或許，最終我們也會發現，時間的情感維度並不是阻礙我們客觀領會時間本質的迷霧。

或許，對時間的情感恰恰就是時間對我們的意義所在，不多不少。

有關作者：卡洛·羅韋利是一位理論物理學家和科普作家。這篇文章摘自他的新書《時間的秩序》（The Order of Time）。

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