時光機

☉［英］喬治·波特 講述 孫亞飛 譯

時間就像是一條奔流不息的河，看起來會一直流淌下去，我們對此卻做不了什么。不過，它是從何而來，又將流向何處呢？

不可思議的時空探索之旅關于我們生命更為短暫的一些特征，時間可以說是其中一樣。它究竟是什么？我們每個人對這個問題都有模糊的認識，但如果試圖向其他人解釋它的時候，整個概念就會變得更加令人糊涂。波特介紹了人類已經嘗試過的一些標記時間旅行的方法，同時努力講明白為什么時間看起來只會向前卻從不倒流。我們將踏上一段探訪遙遠過去的旅程，了解科學家們如何像偵探一般，將我們這顆行星以及它所供養的生物歷史線索收集起來。同時我們也將探訪遙遠的未來，尋找我們宇宙在時間終結時可能的命運。

“說起時間時我們都顯得很熟悉：我們用各種方式稱呼它，我們也用各種方式對待它?！辈ㄌ亻_始了他的開場白，“我們耗費時間，節約時間，記錄時間，失去時間，查看時間，浪費時間，標記時間，逃離時間，甚至消磨時間。然而我們不能真正去做的是理解時間。”人類已經努力了幾個世紀，試圖應對時間的復雜性，尋找對時間流逝精確標記的辦法。波特講述了意大利天文學家伽利略的典故，當他觀察比薩教堂一盞晃動的吊燈時(此處對原文的swinging有所調整)，發現單擺其實是良好的時間記錄者。伽利略后來據此發明了擺鐘，根據波特所說，伽利略是在逝世前不久開始設計工作的，此時由于過度通過望遠鏡觀察太陽，他的視力已近全盲(也有很多人懷疑導致他眼盲的這一原因不過是市井傳言)。

講座安排表封面

不過我們并不總是需要自己制作一臺鐘?！叭祟愒诘厍蛏险Q生之時，便發現天空中有一臺已經為人類準備好的時鐘，而且相當不錯?！辈ㄌ刂v道。他給我們展示了一臺太陽系儀——一種顯示太陽、月亮及行星運動的設備?！斑@便是剛才所說的時鐘模型。”他繼續說道，“(它)有日針、月針和年針?！币惶焓堑厍蜃赞D所需的時間，一個月差不多是月亮繞地球軌道一周，一年則是地球繞太陽一周。

太陽系儀素描圖

喬治·波特爵士

如果像行星這樣特別巨大的物體可以讓我們標記特別長的時間周期，那么我們也需要非常小的物體以記錄更短的時間。“各種可以運動的物體，從袋鼠到水晶，都可以被用于計時，”波特講道，“物體越小，兩次“嘀嗒”之間的間隔也就會更短。”我們可以想到的最小物體之一便是原子?！霸优c分子的運動也是周期性的，并且很大程度上不會被外界環境影響?！彼又v，“大多數分子都擁有很多原子以及相應數量的振動。”這個數字如此龐大，以至于“秒”這個單位都不再以一天(基于地球自轉)的等分定義了，而是以銫原子的振動為準。

生物介于上述兩種極端大小的物體之間，它們也都是非常好的“計時器”?！拔覀冏钍煜さ氖菚円挂幝伞畈欢嗑褪且惶?，它告訴我們夜晚該去睡覺，還擔當早上叫我們起床的鬧鐘。”波特說，“當然，我們還有非常出色的‘秒表’，那就是心臟。伽利略便是借助這一點對比薩教堂的吊燈進行計時的。而且非常有意思的是，他這一發現的最初用途之一，是醫生對心跳進行計時。心跳的規律性代表著身體狀況一切良好。”為了解釋這一點，聽眾席中一名志愿者戴上了心電圖裝備，顯示了心跳的電活動性，并測量了心律與心率。

“最值得關注的生物鐘之一存在于鳥類以及昆蟲體內，它們遷徙時借此進行導航?！辈ㄌ貙⒆⒁饬D到其他動物的生物鐘時，如是講道，“看起來，它們借助的是太陽，也就是說，它們必須擁有一種內時鐘，才能知曉太陽在一天的某個確定時間處于什么位置?？雌饋?，這些動物所擁有的內時鐘，很像是機械鐘里的擒縱機構（譯注：擒縱機構是機械鐘表中的一種常用計時元件，如今仍在廣泛應用，基本結構是一個被鉤住的齒輪，通常是擒的狀態，能量蓄積后，齒輪掙開鉤子后實現縱，一擒一縱的周期基本穩定，這一原理與水鐘有一定關聯）。”這些內在的生物計時器是至關重要的?！八鼈儗ξ覀兩娴闹匾晕阌怪靡?。它們持續地嘀嗒，傳遞了頗具說服力的信息。此時此刻，我的生物鐘正明白無誤地告訴我，我該喝茶了?！?/p>

在波特開始第四場講座之際，他提了一個聽起來挺刺激的命題活躍氣氛:“今天，我們打算穿越時空，回到遙遠的幾百萬年以前，恐怕我們不能親自到那時候了，而且我想將來應該也沒有人可以。但我們可以很仔細地回望過去，盡管我們不能改變它?！睈鄣仙?877年發明的留聲機，而它第一次在皇家科學院出現，是在1878年2月紀念這一事件的一次活動中。我們聽到一段1889年英國首相威廉·格拉德斯通（William Gladstone）的錄音。

“因此，過去的這100年，我們可以看到或聽到很多的歷史。”他講道：“我們可以將（書寫）稱為所有時光機中最偉大的一種。作家們當時也許沒有意識到，他們會被用這種方式尊為不朽?！贝藭r，我們將回到10000年前。“從這個時候起，我們就得尋找一些新的歷法或鐘表，哪怕是找到些繪畫、古代工具或化石也可以?！必悮せ貏e有用，因為它們是原始貝殼經歷了漫長時間后形成的結構，就像一種臨時鐘表?！埃ㄘ悮ど希┚毜臈l紋是每個月甚至每一天所留下的記錄，對一些雙殼貝類或珊瑚進行仔細觀察便可以看到?！辈ㄌ卣J為它們可以展現一些非常值得關注的情況，“泥盆紀(3.59億-4.19億年前)的貝殼化石顯示，當時每年比現在要多出10天?！保廴缃裎覀冎肋@是由于月球引力的作用，地球自轉每個世紀會延緩0.0017秒，因此，400萬個世紀之前，每天會比現在短上6800秒(也就是近兩小時)，這就意味著對應于地球每繞太陽一圈的時間，會有更多的天數。這也就能說明我們這顆行星并非是一個可靠的計時器。］

“地球的年齡（同樣）可以借助放射性衰變進行推算。已知最古老的巖石足有28億歲?！贬槍﹄E石的類似分析說明它們足有45億年的歷史。波特還告訴我們，地幔中鈾元素向鉛元素的衰變，說明其有45億歲的高齡。我們隨后看到的是宇宙歷史中的一些事件以及它們發生時公認的時間線（括號中是今天被廣泛接受的數值）：

“時間，就像是一條奔流不息的河，看起來會一直流淌下去，我們對此卻做不了什么。不過，它是從何而來，又將流向何處呢？”波特問道，“時間之河有源頭和終點嗎？”我們對時間之“箭”的體驗——看起來像是只往一個方向前行——與熵的概念存在關聯，熵是某些物質系統混亂度的物理量度。波特通過一張紙進一步解釋了這一理論。最初，它處于一個非常規整的狀態，但他隨后將其撕碎，而它也就不能很容易地重新拼接到一起了。如果你看到兩張照片——一張是完整的紙張，而另一張是撕碎的紙張——你可以本能地知道哪一張是先拍下來的。類似地，一杯茶總是會由熱變涼；一枚打碎的雞蛋不會自發地恢復形狀?！耙虼藭r間具有方向性?！彼f道。這一理論被歸納到了熱力學第二定律，也就是說，孤立系統中的熵——混亂度總是會隨著時間增長。

不過時間的終點呢？不斷向前流淌的時間會將我們帶往何處？“熱力學給出了一個清晰答案。”波特說，“如果宇宙包含了所有事物，那么宇宙之外就不存在了，整個宇宙都將遵循熱力學定律?；靵y度將會增長，而我們最終將達到熱寂的狀態，這是一種永恒的平衡?！贝藭r此刻，恒星、行星、植物，還有人類，都只是一個個非常渺小的秩序之島，存在于越發混亂的宇宙中。所謂的熱寂，就是說宇宙最終會變得極度混亂，沒有任何事物可以保持一瞬間的秩序——沒有恒星，也沒有生命?！安贿^，迄今為止沒有人真的知道會是什么樣?！辈ㄌ刂v道。

重要的是，這些有關宇宙和時間的難題，也是實驗的對象。我們可以看到過去的一些星系，從而弄明白我們自己這個星系曾經是什么樣。除此以外，還有什么對全人類來說更重要的問題嗎？我們都在尋找一個目標，而我們如今的研究，主要還是為了獲得更多的知識，或是弄明白世界運行的規律(本質上是同一件事)，而在這個世界上我們可以找回自己。探索是一項長期工作。我們自己將不會看到所有的結果，然而追尋是我們的偉大使命，直到時間的盡頭。