今年就不祝你新年快乐了，因为有物理学家说，时间可能只是幻觉

时间的本质究竟是什么？...





2012年巴黎贝浩登画廊（Galerie Perrotin）STORM展览上的《侧身时钟》（Sideways Clock），作者：Daniel Arsham，拍摄：Guillaume Ziccarelli

新的一年即将到来，人们互相祝福“新年快乐”，却很少有人思考过时间的流逝究竟意味着什么。早在苏格拉底时代之前，人们就开始对时间的本质争论不休。如果时间只是人的意识产生的幻觉，那“新年快乐”是否真的还有意义？

撰文 | 肖恩·M·卡罗尔（Sean M. Carroll）

翻译 | 林志鹏

编辑 | 吴非

1955年，在阿尔伯特·爱因斯坦去世前几周，他的好友米歇尔·贝索（Michele Besso）辞世。爱因斯坦给贝索的家人写了一封科学家式的安慰信：“这些并不重要，对于我们这些拥有信仰的物理学家来说，过去、现在和未来之间的差别都只是一种固有的幻觉而已。”

时间只是一种幻觉，这种想法有着相当悠久的历史。早于任何时代广场的新年落球仪式或香槟庆祝活动，它可以追溯到赫拉克利特（Heraclitus）和巴门尼德（Parmenides）时期，他们是公元前5世纪的古希腊思想家，他们的思想是哲学入门课程中的重要组成部分。赫拉克利特认为，宇宙最主要的特征就是它在不断地变化。而巴门尼德则与两千多年后爱因斯坦的看法相呼应，他反驳说没有什么事情能够发生变化。用现在的话说，巴门尼德认为宇宙就只是一切瞬间的集合，整个宇宙的历史就是如此。

今天，我们将这种观点称为“永恒主义”（eternalist）或“块宇宙”（block universe），它把时间和空间想象成一个单一的四维事件集合，而不是随着时间推移发展的三维世界。除了巴门尼德和爱因斯坦之外，赞同这一观点的还有特拉法马多人（Tralfamadorians），他们是库尔特·冯内古特（Kurt Vonnegut）的小说《五号屠宰场》（Slaughterhouse-Five）中的外星种族。对于特拉法马多人来说，观察过去并不比走上街头困难。



这种“永恒”的宇宙观与我们通常的想法背道而驰，我们总是认为我们的生活在不断延伸。但是即使在当代物理学中它也拥有信徒。正如我们目前所了解的那样，自然法则对待所有的时刻都同样真实：没有一刻被区别对待，自然法则只是简单地描述着每个时刻与前后时刻之间的关系。

英国物理学家朱利安·巴伯（Julian Barbour）或许是“时间虚幻说”最坚定的倡导者。有趣的是，随时巴伯没有在任何研究机构获得教职，但他在几十年的物理学研究历程中，在著名学术杂志上发表了数十篇论文。为了获取研究资金，他做着翻译工作，俄文的技术论文翻译成英文。而在业余时间，他不知疲倦地研究时间不存在的观念，构建了不需要时间作为基本因素的经典和量子引力的理论模型。

我们必须谨慎地思考“时间并不存在”这句话的含义。即使是巴门尼德或巴伯也会承认钟表的存在，或者迟到的概念。问题在于，随着时间的流逝，每个后续时刻是否真的是由前一刻的存在而发展形成。以电影为例，早期的电影是通过电影胶卷放映的。你可以在电影院内，跟随着胶片放映的速度看电影、谈论整个事件持续了多久。但你也可以潜入放映室，把胶卷整理起来，一下子看完。反对时间存在的观点认为，思考宇宙的最好方式，就是这些帧的集合。

可以预见的是，一定有相反的看法存在。哲学家蒂姆·莫德林（Tim Maudlin）和物理学家李·斯莫林（Lee Smolin）就对前面的观点提出激烈的批评，他们认为时间是真实的，时间的流逝将未来变成了现实。他们把时间看作是真实的参与者，而不是一个记账装置。

两位研究者为了支持自己的观点，都开发了新的数学工具和物理模型。莫德林的新方法聚焦于时空本身的拓扑学，宇宙中的不同点是如何缝合在一起的。虽然传统的拓扑学把空间的局部当做基本的构建模块，莫德林却把世界线（粒子在四维时空的运动轨迹）作为最基本的对象。由此出发，时间的发展看来是物理学最本质的特征。

与此相对，斯莫林则认为物理的基本法则本身也是随着时间发展的。我们无法时刻注意到这一点，但扩展到宇宙学的时间尺度，我们认为是固定的参数，可能最终会演变成差异很大的值。



或许，在坚持时间的中心性和否认时间存在这两种观点之间，存在一个明智的中间地带。有些东西是真实的，确实存在而非幻觉，但也并非是基本要素。比如，科学家以往认为的热量像是可以流动的实质，被称为“卡路里”的物质从热的物体传递到冷的物体。而现在我们更清楚地知道：热量只是组成物体的原子和分子的随机运动的外在表现。热量依然是真实的，却被解释得更有深度。

也许时间也是如此。有一天，当我们掌握了物理学的终极法则，我们也会发现，时间的概念并不是那么基本。即使在最终的万有理论中无处可寻，但在我们的宏观世界中，时间也扮演着一个重要的角色。

既然如此，当我说时间是“真实”的，也不会有什么问题。我明白对于长大或者周年庆典来说，时间是否是“基本要素”意味着什么。无论时间的真相是什么，我都可以衷心地祝福大家新年快乐。

作者简介：

肖恩·M·卡罗尔（Sean M. Carroll）是加州理工学院的物理学研究教授。他是《从永恒到这里，时空与几何》（From Eternity to Here, Spacetime and Geometry）以及《宇宙末期的粒子》（The Particle at the End of the Universe）的作者，他也因此获得了皇家学会颁发的温顿奖。

原文链接：

https://www.smithsonianmag.com/science-nature/what-does-happy-new-year-even-really-mean-180953633/

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