時間從何而來？為什么我們會感覺時間在流動？

　　導(dǎo)語：保羅·戴維斯（PaulDavies）的內(nèi)心充滿了各種各樣的問題。作為亞利桑那州立大學(xué)的物理學(xué)家，他研究的領(lǐng)域涉及很廣，從抽象的理論物理學(xué)和宇宙學(xué)，到更加具體的天體生物學(xué)——對地球以外生命的研究。近日，Nautilus網(wǎng)站與保羅·戴維斯進(jìn)行了一次對談，并自然而然地談到了時間，這是他長期以來很感興趣的課題。以下就是這次談話的部分記錄。

 

　　時間流動是真實(shí)的還是一種假象？

 

　　時間流動是一種假象，而且真誠地說，我不知道有多少科學(xué)家和哲學(xué)家會對此持有異議。之所以說它是假象，是因?yàn)槿绻贿@么認(rèn)為，那所謂時間在流動到底是指什么呢？當(dāng)我們說某種東西像河水一樣流動，意思是某時某刻河流的一部分在之前的某個時刻處于另一個位置。換句話說，河水會隨時間而運(yùn)動。但是，時間無法隨時間運(yùn)動——時間就是時間。許多人在思維上犯了一個錯誤，認(rèn)為時間不會流動的說法意味著沒有時間，時間不存在。這太荒謬了。時間當(dāng)然存在。我們用鐘表來測量它。鐘表測量的不是時間的流動，而是測量時間的間隔。當(dāng)然，不同事件之間存在著時間間隔；這正是鐘表所測量的。

 

　　時間流動的印象從何而來？

 

　　我想要做個類比。假設(shè)我站著，旋轉(zhuǎn)幾圈后停止。然后我就會有一種壓倒一切的感覺，覺得整個宇宙都在旋轉(zhuǎn)。我感覺到旋轉(zhuǎn)，但我知道宇宙并沒有旋轉(zhuǎn)。類似的，我感覺時間在流動，但當(dāng)然，我知道它并沒有流動。而且，有可能對這一假象的解釋與大腦中某些東西有關(guān)，并且與記憶（比如放下某段記憶）存在聯(lián)系。因此，這是我們的一種感覺，但不是時間本身的性質(zhì)之一。

 

　　人們思考的另一件事是：他們認(rèn)為否定時間的流動就在否定時間對于世界的不對稱性。當(dāng)然，世界上的事情都遵循一個方向序列。把雞蛋丟到地上，它就會破裂。你不會看到雞蛋重新組裝起來。地震后建筑物會傾倒，而它們不會自動從碎石堆中重新崛起。日常生活中還有許許多多這樣在時間中不對稱的例子；這是世界本身的性質(zhì)。這不是時間的性質(zhì)，而對此的解釋可以追溯到非常早期的宇宙及其初始條件。那就是一個完全不同且值得尊重的課題了。

 

　　時間會不會流動。那是哲學(xué)的一部分。

 

　　時間是宇宙的根本嗎？

 

　　時間和空間是我們制定當(dāng)前所有宇宙理論的框架，但還存在一些疑問，它們是否可能是宇宙中后來出現(xiàn)，或者說次要的特性？或許宇宙的法則根本上是根據(jù)某種“前空間”和“前時間”制定的，而這些“時空”來自某種更加基礎(chǔ)的東西。

 

　　現(xiàn)在，很明顯，我們在日常生活中經(jīng)歷的是一個三維的世界和一維的時間。但是，回到大爆炸的時候——我們并不知道宇宙如何在大爆炸中誕生，但我們認(rèn)為量子力學(xué)可能與此有關(guān)——可能就是我們所說的經(jīng)典時空的概念，一切似乎都有明確的定義，也許這一切都已經(jīng)終結(jié)。因此，也許不僅僅是物質(zhì)世界和能量，甚至?xí)r空本身也是宇宙早期階段的特殊產(chǎn)物。我們不知道。這項(xiàng)工作還有待研究。

 

　　所以時間可能是后來產(chǎn)生的？

 

　　在我的職業(yè)生涯開始之前，有關(guān)時空是后來產(chǎn)生的，是次要特征——來自某種更加原始，或者說某種在我們對自然的描述中處于基礎(chǔ)位置的東西——的說法一直縈繞在我們周圍。美國理論物理學(xué)家約翰·惠勒（JohnWheeler）相信這一說法，并在20世紀(jì)50年代為此撰文，稱存在某種前幾何學(xué)促成了幾何學(xué)的出現(xiàn)，正如原子促成了連續(xù)彈性體的出現(xiàn)。人們對這一說法很感興趣。

 

　　問題在于，我們沒有任何相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。你可以能為此想象出數(shù)學(xué)模型，但驗(yàn)證它們似乎毫無希望。我認(rèn)為原因在于，大多數(shù)人感覺如果存在某種支撐時間和空間的東西，以及任何偏離我們對時間和空間連續(xù)認(rèn)知的概念，可能都只會在所謂的普朗克尺度上表現(xiàn)出來。這一尺度比原子核還小20個數(shù)量級，而我們目前最好的儀器只能探測比原子核高幾倍的尺度。我們在普朗克尺度上以可控方式進(jìn)行探測是非常困難的。

 

　　如果多重宇宙存在，它們是否有一個共同的時鐘？

 

　　不同觀察者和不同地方的時間相互比較，即使在同一個宇宙中也是一件很微妙的事情。當(dāng)你談?wù)摃r鐘的速率是多少時，比如說在黑洞表面附近，那里時鐘的速率就與地球上的時鐘有很大不同。因此，甚至一個宇宙中都沒有共同的時鐘。

 

　　但是，如果現(xiàn)在存在一個多元宇宙，無論每一個宇宙是否都具有各自的時間，你都只能在擁有某種信號傳遞途徑的前提下，對兩個宇宙的時間進(jìn)行比較。這取決于你的多元宇宙模型。現(xiàn)在宇宙學(xué)家們提出了很多模型，在其中一個經(jīng)常談?wù)摰哪Ｐ椭校鱾€宇宙似乎都處于一個膨脹的超級結(jié)構(gòu)——外形上如同泡泡——之中，并沒有能直接比較兩個泡泡之間時鐘差異的方法。

 

　　在認(rèn)識時間的最新進(jìn)展中，你覺得最令人興奮的是什么？

 

　　我對一個實(shí)驗(yàn)室在時間感知方面所做的工作尤其感興趣，因?yàn)槲艺J(rèn)為他們有能力在接下來幾年里很快做出成果。例如，在一些著名的實(shí)驗(yàn)中，人們顯然是在特定時刻自由做出了決定，但后來發(fā)現(xiàn)，這些決定其實(shí)是在稍早之前做出的，表明他們自己對時間以及在那段時間內(nèi)行為的感知在事件過后經(jīng)過了某種編輯。當(dāng)我們觀察世界的時候，我們看到的是一個明顯連貫和流暢的敘事，但實(shí)際上，大腦會不斷受到來自不同感官的數(shù)據(jù)轟炸，并將其綜合在一起。大腦將信息整合，然后呈現(xiàn)出一種連貫的敘事，似乎這就是我們感知到的世界本身。于是，我們就有了這樣一種印象，覺得我們主導(dǎo)一切，一切都很順利。但是，事實(shí)上，大部分世界都是在事件之后重建的某種敘事。

 

　　當(dāng)然，尤其令人震驚的是看到人們做出合理反應(yīng)的速度，要比思考的速度快得多。你只需想象一個鋼琴演奏者，或者一個網(wǎng)球運(yùn)動員，你就能明白他們不可能做出有意識的決定——“那個球正以這個方向飛過來；我最好移動到那里擊球”。信號到達(dá)大腦，然后從大腦再發(fā)出信號到運(yùn)動系統(tǒng)，做出反應(yīng)，這段時間太長了。然而，他們依然會有一種壓倒一切的印象，覺得自己是在實(shí)時地觀察世界，并且掌控著一切。我認(rèn)為這些都是非常吸引人的東西。

 

　　就基礎(chǔ)物理學(xué)而言，關(guān)于時間有什么特別新的發(fā)現(xiàn)嗎？

 

　　我認(rèn)為答案是并不見得。確實(shí)有一些新的觀點(diǎn)出現(xiàn)。我認(rèn)為仍然是基礎(chǔ)性的問題；我們已經(jīng)談?wù)摿似渲幸粋€問題：時間是后出現(xiàn)的性質(zhì)，還是基礎(chǔ)性質(zhì)？還有時間箭頭的終極起源問題，即世界在時間上的不對稱性，仍然存在爭議。我們知道必須追溯到大爆炸，但還有各種沒有完全解決的問題縈繞在周圍。不過，從時間測量或任何暴露時間本質(zhì)的角度來看，這些都是某種空想的哲學(xué)性或理論性的問題。

 

　　當(dāng)然，我們總是期待做實(shí)驗(yàn)的同事們改進(jìn)時間的測量。在某些階段，測量手段將變得足夠好，我們毫無疑問將看到某些奇特的現(xiàn)象出現(xiàn)。還有一個突出的根本問題，即盡管物理定律大部分情況下在時間上是對稱的，但是在某些情況下，有一組過程必須與弱相互作用有關(guān)，此時這種時間反轉(zhuǎn)的對稱性會出現(xiàn)少量明顯的基礎(chǔ)性崩潰。這一過程似乎發(fā)揮了重要作用，并且整合到了更廣大的宇宙拼圖中。我認(rèn)為有些東西依然在發(fā)揮著作用。因此，粒子物理學(xué)領(lǐng)域還需要進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)，或許才能解開這個時間反轉(zhuǎn)的不對稱性難題。