人類是時(shí)間存在的證據(jù)？

文/羅伯特·馬修斯+譯/柏舟

時(shí)間掌控我們的生活，每個(gè)人都希望擁有更多的時(shí)間。企業(yè)用時(shí)間賺取金錢，科學(xué)家能非常準(zhǔn)確地測(cè)量時(shí)間。美國(guó)研究人員研發(fā)出一款原子鐘，這款鐘倘若在宇宙誕生時(shí)啟動(dòng)，至今誤差也不超過(guò)1秒。

時(shí)間究竟是什么？

加拿大的圓周理論物理研究院專門研究物理學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題。該研究院的創(chuàng)辦人之一李·施莫林教授與這個(gè)難題纏斗許久，他表示：“面對(duì)科學(xué)時(shí)，了解時(shí)間的本質(zhì)是關(guān)鍵?！?/p>

一些科學(xué)家認(rèn)為時(shí)間并不存在。但施莫林認(rèn)為，這是受到根深蒂固的觀念和晦澀難解的數(shù)學(xué)誤導(dǎo)的結(jié)果。他在自己頗具爭(zhēng)議的新書《時(shí)間重生》中表示，時(shí)間是萬(wàn)象的根基，是解釋宇宙運(yùn)行的關(guān)鍵，與我們的存在息息相關(guān)?！翱茖W(xué)界視時(shí)間為幻象，這點(diǎn)很難對(duì)付?！彼硎?，“反對(duì)時(shí)間存在的理論核心，依憑的是我們理解物理定律的方式?！辈皇钦f(shuō)物理定律錯(cuò)了，而是科學(xué)家沒有理解它們真正的來(lái)源?！案鶕?jù)以往的見解，宇宙中發(fā)生的一切都受物理定律的主宰?！彼f(shuō)，“物理定律是絕對(duì)的，不受時(shí)間影響?！边@項(xiàng)特性使得物理定律能非常有效地預(yù)測(cè)未來(lái)：只要在重力定律中代入地球今天的位置，就可計(jì)算出 100 萬(wàn)年后地球的準(zhǔn)確位置。

這些物理定律似乎也顯示了時(shí)間真正的性質(zhì)。施莫林表示：“物理定律顯示，時(shí)間流只是個(gè)方便的假象，可由計(jì)算取代?！睋Q句話說(shuō)，時(shí)間只是讓方程式吐出正確答案的小技巧。

物理定律和時(shí)間概念仿佛威力無(wú)窮，受到鼓舞的物理學(xué)家試圖找出足以解釋萬(wàn)物（包括宇宙整體）性質(zhì)的定律，卻屢屢遭遇難題。

300多年前，牛頓試圖將他的萬(wàn)有引力定律套用在整個(gè)宇宙上，卻發(fā)現(xiàn)在處理無(wú)限空間時(shí)失效了。后來(lái)，愛因斯坦提出了更周全的廣義相對(duì)論，并成功套用在宇宙上，但在大尺度上解釋大爆炸時(shí)還是失敗了。

時(shí)間只是一個(gè)個(gè)畫格？

20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)理論物理學(xué)家約翰·惠勒和布萊斯·戴維特決定將所有科學(xué)領(lǐng)域中最成功的理論——量子理論——套用在宇宙上，看看能否得到新結(jié)果。量子理論主要運(yùn)用于次原子世界，但理論上，它可以解釋萬(wàn)物，包括宇宙尺度。

惠勒和戴維特成功推導(dǎo)出復(fù)雜得嚇人的方程式。這個(gè)方程式根據(jù)量子理論描述了宇宙的真實(shí)性質(zhì)。有一點(diǎn)相當(dāng)令人震驚：這個(gè)方程式包含許多物理量，但大家都認(rèn)為應(yīng)該出現(xiàn)的一項(xiàng)卻缺席了，那就是時(shí)間。

“根據(jù)惠勒-戴維特方程式，宇宙的量子狀態(tài)是凍結(jié)的。”施莫林表示，“量子宇宙是不會(huì)改變的宇宙，一直保持現(xiàn)狀?！边@與我們所見的真實(shí)情況完全不同。天文學(xué)家堅(jiān)稱，宇宙誕生自大爆炸，現(xiàn)在仍在不斷膨脹。不斷有恒星誕生和死亡，人類也是如此。這中間一定有什么差錯(cuò)。

許多理論物理學(xué)家試圖找出方法，讓惠勒-戴維特方程式所描述的“沒有時(shí)間”的宇宙，出現(xiàn)我們認(rèn)知中的時(shí)間。 施莫林說(shuō)：“我詳細(xì)研究過(guò)這些方法，我認(rèn)為它們?nèi)疾豢孔V?！彼J(rèn)為，只有從根本上重新認(rèn)識(shí)時(shí)間，才能解決這一矛盾。

不過(guò)，不是每個(gè)人都同意這種說(shuō)法。有些人認(rèn)為，無(wú)論我們覺得多難以接受，惠勒-戴維特方程式確實(shí)揭示了時(shí)間的真相。持這類看法的人士中，以英國(guó)牛津大學(xué)客座教授、理論物理學(xué)家朱利安·巴伯最為著名。他花了數(shù)十年時(shí)間探索惠勒-戴維特方程式的意義，并于 1999 年出版了相當(dāng)出名的巨著《時(shí)間的終結(jié)》。

巴伯認(rèn)為，我們不能忽視惠勒-戴維特方程式中的時(shí)間含義。他認(rèn)為宇宙其實(shí)是一大批靜止的“現(xiàn)在”，就像宇宙影片膠卷上的畫格。 要解釋宇宙的運(yùn)作，在任何時(shí)刻（或“現(xiàn)在”）都不需要考慮時(shí)間。時(shí)間的流動(dòng)感來(lái)自我們的心智處理這些畫格（巴伯稱之為“時(shí)間膠囊”），但時(shí)間本身并不存在。

施莫林十分贊同巴伯的研究成果，并說(shuō)“這是理解量子宇宙論的最佳思考方法”，甚至在自己的理論中納入巴伯的某些最新想法。不過(guò)，他認(rèn)為巴伯的概念和各種“沒有時(shí)間”的宇宙理論具有相同的缺陷：它難以提出可檢驗(yàn)的預(yù)測(cè)，而且無(wú)法解釋沒有時(shí)間的物理定律最初從何而來(lái)。

宇宙演化論證明時(shí)間存在？

施莫林認(rèn)為自己能解決這些麻煩，甚至做得更多。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，他開始研究目前全宇宙最奇特的物體——黑洞。

黑洞由巨大的恒星塌縮形成，最出名的特點(diǎn)是重力場(chǎng)極強(qiáng)，連光都逃不出它的掌握。我們目前仍不確定黑洞內(nèi)部發(fā)生過(guò)什么，但依據(jù)量子理論的線索，黑洞中心可能是全新宇宙的誕生地，每個(gè)新宇宙都遵循不同的物理定律。

施莫林指出，如果這個(gè)說(shuō)法正確，那么達(dá)爾文的進(jìn)化論可套用在宇宙上，最常見的宇宙將是最適合孕育黑洞的宇宙。他表示，我們可以在宇宙中檢驗(yàn)這套理論。歷經(jīng)無(wú)數(shù)次演化之后，宇宙現(xiàn)在應(yīng)該按照適合孕育黑洞的物理定律運(yùn)作。根據(jù)施莫林的說(shuō)法，天文物理學(xué)家可以檢驗(yàn)這是否正確，并且回溯相關(guān)證據(jù)的發(fā)生時(shí)間。

不過(guò)，最令人驚訝的證據(jù)或許是人類的存在。巨大恒星在超新星爆發(fā)中死亡，黑洞于焉誕生。有趣的是，這些恒星也制造了形成生命所需的碳、氧和其他元素。沒有這些巨大的恒星，就沒有孕育宇宙的黑洞，也沒有不斷演變的物理定律，當(dāng)然也沒有人類。

因此，施莫林提出，人類的存在或許正是宇宙演化的證據(jù)。由于演化得花時(shí)間，所以時(shí)間確實(shí)存在。這種證明時(shí)間真實(shí)性的論證方式相當(dāng)令人驚奇，不是所有人都能接受。德國(guó)科隆大學(xué)的理論物理學(xué)家克勞斯·基佛教授表示：“說(shuō)這些講法投機(jī)我覺得不為過(guò)?！彼踔翉母旧腺|(zhì)疑施莫林的這番論述：“目前完全沒有證據(jù)能證明新宇宙是誕生自黑洞內(nèi)部?！?/p>

爭(zhēng)辯仍待時(shí)間厘清

有一點(diǎn)大家都同意：時(shí)間的確感覺像是真的， 而且毫無(wú)疑問(wèn)，施莫林的證明方式十分大膽。

如果他是對(duì)的，那么我們的宇宙只是無(wú)窮系列中最新的一個(gè)。宇宙隨著時(shí)間相繼出現(xiàn)，物理定律演化至今，不僅變得適合形成黑洞（新宇宙的誕生地），還適合形成生命（包括人類）的基礎(chǔ)元素。換句話說(shuō)，時(shí)間解釋了我們的宇宙為何正好具備適合人類生存的條件。endprint