生命是時(shí)空中的一條辮子

曼克斯·泰格馬克

“勞駕，請(qǐng)問(wèn)現(xiàn)在幾點(diǎn)了？”我們大概都問(wèn)過(guò)這樣的問(wèn)題，好像這世間真有時(shí)間這么一個(gè)東西似的。然而，你很可能從來(lái)沒(méi)有這樣問(wèn)過(guò)一個(gè)陌生人：“勞駕，請(qǐng)問(wèn)在哪里？”如果你迷了路，實(shí)在不知道自己在哪里，你很可能會(huì)這樣問(wèn)：“勞駕，請(qǐng)問(wèn)我這是在哪里？”這就不是在問(wèn)空間的一個(gè)特性，而是你自己的特性。詢(xún)問(wèn)時(shí)間也一樣，你問(wèn)的不是時(shí)間的特性，而是你在時(shí)間軸的某個(gè)位置。

可是我們通常不這么想這個(gè)問(wèn)題，從我們的語(yǔ)言能夠看出我們對(duì)時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)有多么不同：空間處于靜態(tài)，而時(shí)間處于動(dòng)態(tài)。然而，盡管我們有自己的直覺(jué)，但時(shí)間的流動(dòng)仍是一種幻覺(jué)。愛(ài)因斯坦告訴我們，思考物理世界有兩種等同的方式：或者將其看作一個(gè)三維的地方，稱(chēng)其為空間，其中的物體隨時(shí)間而變化；或者將其看作一個(gè)四維的地方，稱(chēng)其為時(shí)空，存在、不變、不生、不滅。

我認(rèn)為這兩個(gè)觀點(diǎn)是從不同視角對(duì)現(xiàn)實(shí)的表述，就像青蛙和飛鳥(niǎo)的視角一樣。飛鳥(niǎo)從高處俯視現(xiàn)實(shí)全貌，類(lèi)似于研究時(shí)空的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的物理學(xué)家。而青蛙置身于飛鳥(niǎo)所看到的現(xiàn)實(shí)之中，仰視月亮的變化。青蛙每次都能捕捉到月亮在其軌道上的不同位置，飛鳥(niǎo)看到的卻是時(shí)空中的一個(gè)沒(méi)有變化的螺旋形狀。

對(duì)飛鳥(niǎo)和物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，無(wú)法給過(guò)去和未來(lái)一個(gè)客觀的定義。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)，“過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的區(qū)別只是一個(gè)頑固不化的幻覺(jué)”。我們思考現(xiàn)在的時(shí)候，指的是時(shí)空中對(duì)應(yīng)于我們產(chǎn)生思想的那個(gè)瞬間的那片時(shí)間，我們所說(shuō)的未來(lái)和過(guò)去是這片時(shí)空的上方和下方。

這就類(lèi)似于使用“這里”、“在我前面”和“在我后面”一樣，指的是時(shí)空相對(duì)于你的不同部位。你的前面和你的后面差不多是一回事：如果你向前走，你的前面過(guò)會(huì)兒就成了你的后面。時(shí)空也一樣，未來(lái)和過(guò)去同樣真實(shí)，你目前所在的時(shí)空不久就會(huì)成為你的過(guò)去。既然時(shí)空是靜止不動(dòng)的，那么不管什么階段都不會(huì)改變其現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，因此所有部分必須同樣真實(shí)。

時(shí)空觀念不僅告訴我們?nèi)绾嗡伎歼^(guò)去和未來(lái)的意義，還向我們介紹了數(shù)學(xué)宇宙的觀念。時(shí)空是一個(gè)純粹的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，除了數(shù)學(xué)特性之外沒(méi)有其他任何特性。我在《我們的數(shù)學(xué)宇宙》一書(shū)中曾經(jīng)提出，時(shí)空乃至我們整個(gè)外部物理世界就是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)抽象的、不變的實(shí)體，存在于時(shí)間和空間之外。

這有什么現(xiàn)實(shí)意義呢？一方面，這意味著一個(gè)可以用數(shù)學(xué)進(jìn)行完美描述的宇宙。這一領(lǐng)域取得的最新勝利就是希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)，像海王星和無(wú)線電波一樣，也是科學(xué)家通過(guò)數(shù)學(xué)公式預(yù)測(cè)到的。我們的宇宙可以用數(shù)學(xué)進(jìn)行粗略的描述，這就意味著它所有的特性都是數(shù)學(xué)的，除此之外沒(méi)有其他什么特性。如果真是這樣，那么對(duì)物理學(xué)來(lái)說(shuō)是好消息，因?yàn)樵诶碚撋希覀冇钪娴乃刑匦远伎梢员焕斫?，只要我們足夠聰明、足夠有?chuàng)造性就行。另一方面，這還意味著我們的世界比我們想象的要大得多，里面包含各種各樣的宇宙，這些宇宙都可能在數(shù)學(xué)上服從物理定律。

對(duì)時(shí)空及其所包含物體的這種新穎的看法中蘊(yùn)含著觀察自我的新方法：我們的思想、我們的感情、我們的自我意識(shí)以及“我在”的那種深刻的存在感，在我看來(lái)沒(méi)有一樣有絲毫的數(shù)學(xué)感。然而，我們同物理世界一樣，也是由相同的基本粒子組成，而所有這一切都可以用純粹的數(shù)學(xué)來(lái)解釋。

怎樣才能調(diào)和這兩種不同的視角呢？

首先，要考慮我們?nèi)绾慰创@個(gè)時(shí)空結(jié)構(gòu)。宇宙學(xué)先驅(qū)喬治·蓋莫的自傳名稱(chēng)是《我的世界線》，愛(ài)因斯坦也用“世界線”來(lái)指代穿越時(shí)空的通道。然而，你的世界線嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是一條線，它擁有非零的厚度，而且不是直線。構(gòu)成你身體的大約1029個(gè)基本粒子（夸克和電子）形成一個(gè)管狀通過(guò)時(shí)空，類(lèi)似于月球軌道的螺旋形狀，但要比它復(fù)雜。如果你是水池中的游泳圈，你的時(shí)空管就呈Z字形；如果你蕩秋千，你的時(shí)空管則呈蛇紋形。

還有，你的時(shí)空管最有趣的特性并非其外形，而是其極其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。構(gòu)成月球的粒子雖然粘在一起，但相對(duì)靜止不動(dòng)，你的粒子卻相對(duì)處于不停的運(yùn)動(dòng)中。比如你體內(nèi)的紅細(xì)胞，當(dāng)你的血液在周身流動(dòng)、為你提供所需的氧氣時(shí)，每個(gè)紅細(xì)胞就在時(shí)空中形成自己獨(dú)特的管道，對(duì)應(yīng)于通過(guò)你動(dòng)脈、毛細(xì)血管和靜脈定期返回心臟和肺部的錯(cuò)綜復(fù)雜的路線。這些不同的紅細(xì)胞時(shí)空管互相纏繞，形成一條辮子，而且比你在發(fā)廊里見(jiàn)過(guò)的任何一條辮子都要復(fù)雜得多：傳統(tǒng)的辮子只有三股，每股有三萬(wàn)多根毛發(fā)，纏繞的模式簡(jiǎn)單重復(fù)；而時(shí)空辮子大約由三萬(wàn)億股組成（每個(gè)紅細(xì)胞一股），每股又由三萬(wàn)多億條毛發(fā)似的基本粒子的軌跡組成，纏繞的方式復(fù)雜，而且從不重復(fù)。

與你大腦中信息加工的模式相比，這種復(fù)雜性就相形見(jiàn)絀了。你身上的大約幾百萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)元在不斷“冒火”，將幾百萬(wàn)億個(gè)粒子進(jìn)行混排（尤其是鈉、鉀和鈣離子），生成電子信號(hào)。這些粒子的軌跡在時(shí)空中形成一條極其復(fù)雜的辮子，就像我們的自我意識(shí)的熟悉感覺(jué)在儲(chǔ)存和加工信息時(shí)那么復(fù)雜?，F(xiàn)在，對(duì)這一機(jī)制我們?nèi)匀徊焕斫?。所以，說(shuō)句公道話，人類(lèi)還沒(méi)有充分理解自己。然而，我們似乎可以這樣說(shuō)：你是時(shí)空中的一個(gè)模式，一個(gè)數(shù)學(xué)模式，說(shuō)具體一點(diǎn)，你是時(shí)空中的一條辮子，是最為復(fù)雜的一條辮子。

有些人覺(jué)得把自己看作一組粒子，在感情上還不能接受。在我20多歲的時(shí)候，我的朋友愛(ài)彌爾把我的另外一個(gè)朋友曼茨稱(chēng)作“原子堆”，以此來(lái)嘲笑他，我一笑了之?？墒?，如果現(xiàn)在有人說(shuō)“我不能相信自己原來(lái)只不過(guò)是一堆原子”，我會(huì)反對(duì)他使用“只不過(guò)”這個(gè)詞：這個(gè)復(fù)雜的時(shí)空辮子相當(dāng)于他們的心理，這是我們?cè)谶@個(gè)宇宙中能夠遇到的、復(fù)雜到無(wú)與倫比的一類(lèi)模式。相比之下，世界上速度最快的計(jì)算機(jī)、科羅拉多大峽谷，甚至是太陽(yáng)，其時(shí)空模式也都非常簡(jiǎn)單。

在你時(shí)空辮的兩端，對(duì)應(yīng)著你的生與死，所有的線逐漸分離，對(duì)應(yīng)于你的所有粒子結(jié)合、交互并且最終分道揚(yáng)鑣。這就使你整個(gè)生命的時(shí)空結(jié)構(gòu)活像一棵樹(shù)：底部對(duì)應(yīng)于早期，是復(fù)雜的根系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于許多粒子的時(shí)空軌跡；它們逐漸合并，越來(lái)越粗，最終成為一根管狀樹(shù)干，對(duì)應(yīng)于你現(xiàn)在的身體（如前述，內(nèi)部還有極像辮子的模式）；頂部對(duì)應(yīng)于晚期，樹(shù)干分裂為越來(lái)越細(xì)的分支，相當(dāng)于你生命終結(jié)時(shí)粒子的分崩離析。換句話說(shuō)，生命的模式在時(shí)間維度只有限定的程度，這條辮子卷曲著分別向兩端延伸。把我們看作時(shí)空中的一條辮子，這是向“我們永遠(yuǎn)不能理解意識(shí)”這一觀點(diǎn)提出的挑戰(zhàn)。令人樂(lè)觀的是，這說(shuō)明總有一天我們可以把意識(shí)理解為一種物質(zhì)形式，理解為我們宇宙中極其復(fù)雜的時(shí)空結(jié)構(gòu)的衍生物。這樣的理解將啟發(fā)我們?nèi)パ芯縿?dòng)物、反應(yīng)遲緩的病人以及未來(lái)超智慧的機(jī)器，因此有著廣泛的倫理、法律和科技價(jià)值。

這就是我的觀點(diǎn)。然而，不變現(xiàn)實(shí)的觀點(diǎn)雖然值得稱(chēng)道，并可以上溯到愛(ài)因斯坦，但是它仍然存在爭(zhēng)議，科學(xué)家還在進(jìn)行著激烈的辯論。比如說(shuō)，布萊恩·格林在《隱秘的現(xiàn)實(shí)》一書(shū)中表示，他對(duì)把“變化”和“創(chuàng)造”這樣的概念隨意地看作基本概念感到不安，并傾向于認(rèn)為“有一個(gè)過(guò)程，盡管是嘗試性的觀點(diǎn)……即我們可能想象生成多元宇宙?！崩睢に鼓衷凇对偕鷷r(shí)間》一書(shū)中更進(jìn)一步，提出不僅“變化”是真，而且時(shí)間可能是唯一真實(shí)的東西。在另一個(gè)極端，于連·巴勃在《時(shí)間的終結(jié)》一書(shū)中提出，不但變化是幻覺(jué)，而且不用時(shí)間概念也可以描述物理現(xiàn)實(shí)。

如果我們發(fā)現(xiàn)時(shí)間的終極性質(zhì)，必將回答當(dāng)今物理學(xué)面臨的許多令人極其興奮的、尚待解決的問(wèn)題：在宇宙大爆炸之前，時(shí)間有沒(méi)有某種開(kāi)始？時(shí)間最終有沒(méi)有終結(jié)？時(shí)間是從某種永恒的量子模糊中出現(xiàn)，并將最終回歸融化于其中嗎？物理學(xué)家找到量子引力的數(shù)學(xué)理論來(lái)給這些問(wèn)題提供令人信服的解釋?zhuān)牵还苓@個(gè)“萬(wàn)用理論”是什么，時(shí)間終將是解開(kāi)它的奧秘的鑰匙。