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來源: 新浪科技
在追寻时间本质的过程中，我们离自身越来越远，最后却可能获得一些关于自身本质的发现
新浪科技讯 北京时间2月1日消息，在这个世界的基础物理学中，既没有空间也没有时间。
我们熟悉的时间“形象”是这样的：它在整个宇宙中均匀流动，所有一切就在流动过程中发生。整个宇宙中存在着一个“当下”，构成了现实。每个人的过去都是固定的，发生过便已经消失。未来是开放的，尚待确定。现实从过去流经现在，流向未来——过去和未来之间万物的演变在本质上是不对称的。我们感觉这就是世界的基本结构。
这一熟悉的图景已经分崩离析，它本身已被证明只是一种近似，近似于一个更为复杂的现实。
整个宇宙中普遍存在的“现在”其实并不存在。事件并不是以过去、现在和未来的顺序发生；它们只是“部分”的秩序。存在一个位于我们附近的“当下”，但是在一个遥远的星系里，却不存在这样的“当下”。与其说“当下”是一个普遍现象，倒不如说是一个局部现象。
在支配世界万事万物的基本方程中，过去和未来之间并没有差异。差异的出现只是因为一个事实：我们对事物的模糊感知使过去发生的一切变得特别。
以局部来看，时间的流逝速度会因为我们所处位置和移动速度的不同而改变。我们越接近大质量的物体，或者移动速度越快，时间流动就会越慢：两个事件之间没有单一的持续时间；即事件的间隔存在很多可能性。
时间流动的节奏是由引力场决定的。引力场是爱因斯坦场方程中描述的具有自身动态的实体。如果我们忽略量子效应，那么时间和空间就构成了一块巨大“果冻”的不同方面，我们沉浸其中。
然而这个世界是量子态的，所以果冻时空也是一种近似。在描述世界的基本语法中，既没有空间也没有时间——只有将一个物理量变换到另一个物理量的过程，从中可以计算出概率和相关性。
因此，在我们目前所知的最基本层面上，没有什么东西类似我们所体验到的“时间”。不存在一个特殊的“时间”变量，过去和未来没有区别，也没有时空。尽管如此，我们仍然知道如何编写描述世界的方程式。在这些方程中，变量相对彼此不断演变。这不是一个“静态”的世界，也不是一个所有变化都是虚幻的“块宇宙”（block universe）：相反，我们的世界是一个事件的世界，而不是事物的世界。
这是一段出航的旅程，目的地是一个没有时间的宇宙。
另一方面，返航的目的地就是试图理解从这个没有时间的世界中，我们对时间的认知是如何出现的。令人惊讶的是，在我们所熟悉的“时间”出现过程中，我们自己也发挥了作用。作为构成世界的一小部分的生物，我们从自己的视角看到世界在时间中流动。我们与世界的互动是不全面的，这也是为什么我们会以一种模糊的方式看待世界。量子不确定性增加了这种模糊性。由此产生的无知导致了一个特定变量——热时间（thermal time）——的出现，也引出了量化我们不确定性的“熵”。
或许我们属于世界的一个特定子集，在与世界其他部分相互作用的过程中，熵在我们热时间的某个方向上更低。因此，时间的方向性是真实的，但也是主观的：与我们相关的世界的熵随着我们的热时间流逝而增加。我们看到在这个变量中出现了有序的东西，于是该变量就被简单地称为“时间”。熵的增加为我们区分了过去和未来，导致了宇宙的展开。它决定了过去的痕迹、残留物和记忆的存在。我们人类是熵增加这一伟大历史的产物，过去的痕迹激活了记忆，结合在一起便塑造了人类。我们每个人都是一个统一的存在，因为我们反映了这个世界，我们通过与同类相互作用形成了一个统一实体的形象，而这代表了一个通过记忆统一起来的看待世界的视角。我们所谓的时间“流动”便由此而来。当我们“聆听”时间流逝时，所听到便是这些。
“时间”变量是描述世界的众多变量之一。它是引力场的变量之一：在我们的尺度上，我们感受不到量子波动，因此可以将时空视为是确定的。于是，我们可以认为时空像桌子一样坚实。这张“桌子”具有维度：一个维度我们称为空间，还有一个是熵增加的维度，我们称为时间。在日常生活中，我们的移动速度相对于光速可以忽略不计，因此我们不会察觉不同时钟的准确时间之间的差异。另一方面，当我们与某一物体处于不同距离时，时间流逝的速度差异也非常小，我们同样无法感知。
因此，最后我们能谈论的不是许多可能的时间，而是只有一种时间：我们所体验到的时间，它均匀、普遍且有序。这不过是从我们人类特定的视角所做出的对世界的近似的近似的近似的描述。作为人类，我们依赖熵的增长，在时间流动中锚定。正如传道书所说的，我们总有一刻出生，也总有一刻死亡。
这就是为我们准备的时间：一个多层次的复杂概念，具有多种独特的属性，来自各种不同的近似。
关于时间概念的许多讨论都混乱不堪，因为这些讨论根本没有认清时间的复杂性和多层性。他们的错误在于没有看到时间的不同层次其实是独立的。
这就是我所理解的时间物理结构。对于这个问题，我已经思索了一生。
如果把这些当作一个故事，那其中许多部分都是可靠的，有些部分可能是真的，还有一些部分则是为了理解整体所做的猜测。有一个一般事实是完全可信的，即世界的时间结构不同于我们对它的幼稚描绘。这种幼稚的想象适合我们的日常生活，但不适合在其极微小和极广阔的尺度上理解这个世界。很可能，它甚至不足以理解我们自己的本性，因为时间之谜与我们个人身份的奥秘，以及与意识的奥秘交织在一起。
时间之谜一直困扰着我们，并激起深刻的情感。如此深刻的情感滋养了哲学和宗教。
我相信，正如汉斯·赖欣巴哈（Hans Reichenbach）在一本关于时间本质的书——《时间的方向》（The Direction of Time，被认为是这方面最清晰明了的书之一）——中所写的那样，为了摆脱时间带来的焦虑，巴门尼德（Parmenides）想要否认它的存在，柏拉图想象了一个存在于时间之外的理念世界，而黑格尔谈到了精神超越时间性并在其充实中了解自己的那一刻。为了摆脱这种焦虑，我们想象着“永恒”的存在，这是一个我们希望有神、上帝或不朽灵魂居住，超乎时间之外的神奇世界。在哲学殿堂的构建中，我们对时间的深刻情感做出的贡献要多于逻辑或理性。相反的情感态度，即对时间的崇拜（如赫拉克利特或帕格森）也催生出同样繁多的哲学理念，但并没有让我们更进一步理解时间。
物理学帮助我们穿过了层层谜题。物理学展现了世界的时间结构与我们对时间的认知有何不同。它让我们有了研究时间本质的希望，从而摆脱自身情感造成的迷雾。
但是，在追寻时间本质的过程中，我们离自身越来越远，最后却可能获得一些关于自身本质的发现——这就像哥白尼，通过研究天球运动，他最终理解了脚下的地球如何运动。或许，最终我们会明白，时间的情感维度并不是阻碍我们客观理解时间本质的那层迷雾。
或许时间的情感维度正是时间对于我们的意义所在。
作者简介：卡洛·罗威利（Carlo Rovelli）是一位理论物理学家和科学作家。本文摘自他的新书《时间之序》（The Order of Time）。
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发表于 2019-2-2 23:40:27
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