人類是時間存在的證據(jù)？

文/羅伯特·馬修斯+譯/柏舟

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

時間究竟是什么？

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)問題。該研究院的創(chuàng)辦人之一李·施莫林教授與這個難題纏斗許久，他表示：“面對科學(xué)時，了解時間的本質(zhì)是關(guān)鍵。”

一些科學(xué)家認(rèn)為時間并不存在。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。他在自己頗具爭議的新書《時間重生》中表示，時間是萬象的根基，是解釋宇宙運行的關(guān)鍵，與我們的存在息息相關(guān)。“科學(xué)界視時間為幻象，這點很難對付。”他表示，“反對時間存在的理論核心，依憑的是我們理解物理定律的方式。”不是說物理定律錯了，而是科學(xué)家沒有理解它們真正的來源。“根據(jù)以往的見解，宇宙中發(fā)生的一切都受物理定律的主宰。”他說，“物理定律是絕對的，不受時間影響。”這項特性使得物理定律能非常有效地預(yù)測未來：只要在重力定律中代入地球今天的位置，就可計算出 100 萬年后地球的準(zhǔn)確位置。

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

物理定律和時間概念仿佛威力無窮，受到鼓舞的物理學(xué)家試圖找出足以解釋萬物（包括宇宙整體）性質(zhì)的定律，卻屢屢遭遇難題。

300多年前，牛頓試圖將他的萬有引力定律套用在整個宇宙上，卻發(fā)現(xiàn)在處理無限空間時失效了。后來，愛因斯坦提出了更周全的廣義相對論，并成功套用在宇宙上，但在大尺度上解釋大爆炸時還是失敗了。

時間只是一個個畫格？

20世紀(jì)60年代中期，美國理論物理學(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。量子理論主要運用于次原子世界，但理論上，它可以解釋萬物，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。這個方程式根據(jù)量子理論描述了宇宙的真實性質(zhì)。有一點相當(dāng)令人震驚：這個方程式包含許多物理量，但大家都認(rèn)為應(yīng)該出現(xiàn)的一項卻缺席了，那就是時間。

“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，“量子宇宙是不會改變的宇宙，一直保持現(xiàn)狀。”這與我們所見的真實情況完全不同。天文學(xué)家堅稱，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。

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“沒有時間”的宇宙，出現(xiàn)我們認(rèn)知中的時間。 施莫林說：“我詳細研究過這些方法，我認(rèn)為它們?nèi)疾豢孔V。”他認(rèn)為，只有從根本上重新認(rèn)識時間，才能解決這一矛盾。

不過，不是每個人都同意這種說法。有些人認(rèn)為，無論我們覺得多難以接受，惠勒-戴維特方程式確實揭示了時間的真相。持這類看法的人士中，以英國牛津大學(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間含義。他認(rèn)為宇宙其實是一大批靜止的“現(xiàn)在”，就像宇宙影片膠卷上的畫格。 要解釋宇宙的運作，在任何時刻（或“現(xiàn)在”）都不需要考慮時間。時間的流動感來自我們的心智處理這些畫格（巴伯稱之為“時間膠囊”），但時間本身并不存在。

施莫林十分贊同巴伯的研究成果，并說“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，他認(rèn)為巴伯的概念和各種“沒有時間”的宇宙理論具有相同的缺陷：它難以提出可檢驗的預(yù)測，而且無法解釋沒有時間的物理定律最初從何而來。

宇宙演化論證明時間存在？

施莫林認(rèn)為自己能解決這些麻煩，甚至做得更多。為了達到這個目標(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，最出名的特點是重力場極強，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，每個新宇宙都遵循不同的物理定律。

施莫林指出，如果這個說法正確，那么達爾文的進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這套理論。歷經(jīng)無數(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作。根據(jù)施莫林的說法，天文物理學(xué)家可以檢驗這是否正確，并且回溯相關(guān)證據(jù)的發(fā)生時間。

不過，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)。由于演化得花時間，所以時間確實存在。這種證明時間真實性的論證方式相當(dāng)令人驚奇，不是所有人都能接受。德國科隆大學(xué)的理論物理學(xué)家克勞斯·基佛教授表示：“說這些講法投機我覺得不為過。”他甚至從根本上質(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。”

爭辯仍待時間厘清

有一點大家都同意：時間的確感覺像是真的， 而且毫無疑問，施莫林的證明方式十分大膽。

如果他是對的，那么我們的宇宙只是無窮系列中最新的一個。宇宙隨著時間相繼出現(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，時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