10 杀死克洛诺斯之梦(1 / 1)

时间 [意]奎多·托内利 3401 字 1个月前

不可避免的熵增迫使我们意识到,时间的箭头不可能掉转方向:俄耳甫斯不能回到过去让自己不看妻子欧律狄刻最后一眼,奥赛罗也无法弥补自己曾经犯下的错误。

不过,在不违反任何物理规律的情况下, 是有可能让一个系统回归到它的初始状态的。这只是代替“回到过去”,因为时间还是在前进。我们无法回到过去,但如果清楚地知道了系统所有组成部分在之前那一瞬间的状态,便可以准确复制出同样的情况,这是对过去事实的一种精准重建。

实验是在非常简单的量子系统中进行的,其自发演变通过耗费能量被逆转。但是在这些案例中,与其说是逆转时间,不如说是映射时间:以外部干预让系统回归初始状态。即便如此,这种逆转也只能在少量基本粒子组成的系统中进行。

复杂系统或宏观物体无法逃避等待着它们的命运。时间的单向流动在太多领域得到证实,让人无法再抱有任何幻想。我们的时间观念清楚地区分了过去和未来,其箭头方向与熵增主导的热力学过程、宇宙的演化一致。宇宙有确切的诞生日,并一直随着时间的前进而膨胀。我们无路可逃。

停止时间的古老梦想

如果逆转时间不可能,那我们只能寄希望于让它停止。这种时间“冻结”的状态对光子等无质量粒子或黑洞中心的奇点是很自然的,对人类却完全不可能。自然规律在这方面展示得已非常清楚明白,但并不妨碍我们设想一个超自然的干预。

人类自古就梦想着停止时间,并把这种能力寄托于神性,认为只有那些活在时间之外的人才能掌控时间。在克洛诺斯的奴仆所在的世界中,变化才是王道,诞生、存在和死亡是无可避免的过程。而没有时间的世界则不生不灭、永恒不变。永恒是时间的反面,让人怀疑时间不过是一个假象、一场随时可能醒来的幻梦。于是,时间的流逝也失去了意义,成了单纯的表象,随时可以被打断。

要想停止时间,我们可以像《圣经》中的约书亚那样求助于上帝耶和华。在遭到迦南五王的攻打时,基遍人派信使向约书亚求救。约书亚和他的部队彻夜行军,但当他们到达战场之时,太阳却即将下山。敌军趁天色渐暗撤退,想以黑夜作掩护逃走。于是,约书亚祈求上帝满足他复仇的愿望,结果时间静止了,日月都停在天空中不动,太阳继续照耀大地,以色列的子孙在可怕神谴的帮助下大杀敌军。

几千年后,这一幕又在戏剧性的背景下重现于世——一个犹太青年请求上帝让时间停住,只是这次的原因要高尚得多。这次的主角是亚罗米尔·赫拉迪克,他是博尔赫斯1944年出版的小说集《虚构集》中《秘密的奇迹》一篇里被判枪决的剧作家。

1939年3月19日夜里,赫拉迪克在布拉格被盖世太保逮捕。他是犹太人,又签了反对“德奥合并”的声明,这足以把他送上刑场。计划的行刑时间是3月29日上午9点。

博尔赫斯设想赫拉迪克写了一些关于时间的重要著作,比如《永恒辨》。这部作品是虚构的,但名字中其实暗合了博尔赫斯自己的两部作品:《永恒的故事》和《卡巴拉辨析》。《永恒辨》的第一卷回顾了人类设计出的所有形式的永恒,从巴门尼德的“不变实体”到查尔斯·霍华德·欣顿的“可变过去”。后者是19世纪末的英国数学家,写过一些科幻作品,其中有些作品曾专注于“第四维度”。在博尔赫斯想象出的第二卷中,赫拉迪克证明了宇宙的所有事实无法构建一个连贯的时间序列。

在焦躁地等待即将来到的死亡时,赫拉迪克最关心的是完成自己最后一部悲剧《仇敌》。这是他最重要的作品,是注定要载入史册的。他的所思所想全都是要把它写完,但离行刑日没几天了,他肯定来不及完成。

于是,到了最后也是最残忍的那个夜晚,赫拉迪克向上帝祈祷,让时间停止,再给他一年时间来完成他的著作。这一晚他根本不能安心入睡,不停地做噩梦,在痛苦中醒醒睡睡。伴着时钟那不知疲倦的嘀嗒嘀嗒声,他开始了与时间的斗争,或者说与“时间幻象”的斗争。

黎明时分,他被带到行刑队面前,这时他已经失去了一切希望。士兵在场上排成一排,端着枪指向他,队长下达了开枪的命令。就在这时,标题中的“秘密的奇迹”发生了。

整个世界都冻结了。赫拉迪克动弹不得,子弹也没打到他,队长的胳膊停在半空,擦过赫拉迪克太阳穴顺着脸颊滚下的雨滴也停止了运动。风停了,院墙边嗡嗡作响的蜜蜂停在半空,它固定的影子投射在一块砖上。惊讶过后,赫拉迪克明白这是他的祈祷应验了。他会有一年的时间来完成他的作品,尽管他只能在脑中构思、书写、修改、补充,因为他和周围的一切一样动不了。

经过一年无法言说的努力,作品终于完成,每个细节都修改妥当,他心满意足。最后一个形容词,他也找到了。雨滴又开始划过他的脸颊,蜜蜂飞走了,四颗子弹击中他的身体。赫拉迪克死于1939年3月29日早上9点02分。

当代社会已让美和神圣变得苍白无力,所有力气都被花在物质财富和外表上。在这样的世界中,停止时间以完成艺术作品的文学幻想恐怕不会有多少人认同。停止时间的古老梦想反倒化作疯狂的自恋、一场与时间流逝的近身肉搏,其动机远没有博尔赫斯想象出的高尚。

人类一直很注重维护自己的形象,因为他们知道,在任何族群中形象语言对建立关系和等级都极为重要。饰品和发型、文身和面具、服装和彩绘都有强大的沟通作用:可以代表凶狠或高人一等,可以让人敬重,也可以成为引诱的工具。

几千年前,人类就有保养身体、掩饰缺陷、掩盖年龄的行为,许多史前墓葬中都发现了首饰、珠宝以及颜料痕迹。有关古埃及、古希腊、古罗马精英阶层护肤化妆的无数记载也家喻户晓。年老代表智慧,是受尊重的,但很少有当权者能抵抗让自己显得年轻而有活力的**。

用各种技巧来对抗时间流逝古已有之,但我们的文明简直对此着了魔。由此产生了一个欣欣向荣的产业:不仅有关注健康的医院和药厂,更有打着“永葆青春”旗号的造梦工厂,他们的盈利就来自让人以为自己可以停住时间,而无力负担者只能听任克洛诺斯的统治。

永远年轻的梦想不只迷惑了亿万富翁和电影明星,这种疯狂现在已经渗入社会各阶层。只要能让沧桑的脸庞和衰老的躯体重焕光彩,去掉任何提醒我们人终有一死的标记,一切牺牲都值得。他们不想像伦勃朗的自画像那样,他们只想任凭岁月流逝,在镜中看到的都是越发年轻鲜活的自己。他们梦想着让生命倒放。于是,我们之中就有了一些面目吓人的人,他们采用各种手段掩盖岁月的痕迹,而结果往往比本来要掩盖的皱纹和瑕疵更可怕。他们以为自己实现了道林·格雷的梦想,却不知道自己在公共场合展示的,正是他们以为已经束之高阁,远离了众人视野的那幅画着一张怪异变形的脸的肖像画。愚蠢的人在寻找阻止克洛诺斯的捷径时,往往会变得盲目而不自知。

时间杀手

杀死时间的诱人想法在历史上曾出现过许多次,并一直吸引着我们,让我们着迷。彻底消灭克洛诺斯的古老梦想,现在以新理论和现代科学假说的面目回到了我们面前,值得我们探究一番。

时间是否只是一种幻觉?也许几千年来,人类都在关注一个不存在的东西,一个根本没有实体的东西。

自从物理学的范式被20世纪初的理论革命彻底动摇后,一代又一代的科学家都致力于将广义相对论和量子力学结合起来。构建引力的量子描述贯穿了整个20世纪,因为它比预计的要复杂得多。为了将最“万有”的相互作用量子化,地球上最厉害的几百个头脑都参与到非凡的努力当中。几十年来,这方面的研究工作让人们开始重新思考时间的概念。

一切都始于美国物理学家约翰·惠勒和布莱斯·德维特的研究,以及一次过久的候机过程。约翰是普林斯顿大学的教授,20世纪30年代末起爱因斯坦也曾任教于此。第二次世界大战期间,约翰·惠勒曾在洛斯阿拉莫斯实验室参与曼哈顿计划,之后又跟随爱德华·泰勒造出第一枚氢弹。再次回到大学工作后,他决定投身最冒险也最困难的研究:统一广义相对论和量子力学。与他合作的是德维特,这位也是非常出色的理论物理学家,比惠勒小十几岁,生活在北卡罗来纳州,两人是非常要好的朋友。20世纪60年代中期,经常出差的惠勒有一次要在罗利-达勒姆机场中转去往费城。由于下一班飞往费城的飞机还有几个小时才起飞,于是他决定打电话给住在附近的好友德维特。惠勒问他想不想借此机会讨论一下两人的研究,德维特欣然同意了,并马上带着笔记——上面记着他最近在研究的一个公式——前往机场。就在那几个小时里,两人为一项研究打下了最初的基础,其成果在几年后被斯蒂芬·霍金称为“描述宇宙波函数的方程”。

惠勒-德维特方程无法解决所有的量子引力问题,但会成为其他许多发展的基础。值得注意的是,此方程中没有出现时间。物理学家们第一次显露出这样一个可怕的怀疑,又或者是暗暗的希望:时间并不是现实的基本组成。换句话说,在基本层面上描述宇宙并不需要时间。

惠勒和德维特描绘了一个被“冻”住的宇宙,它没有变化,好像被锁定在一个永恒的瞬间。这让人想起中世纪的某些神秘主义者,通神时的灵魂出窍也让他们的时间停在那一刻。

接下来的几年里,不同的量子引力理论被发展出来。最有前途的两种至今依然是纯粹的思想体系,在某些方面还互相矛盾,而且往往还是强烈对立的。第一种是弦理论,第二种是圈量子引力论(Loop Quantum Gravity,缩写为LQG)。

“弦论”名下其实集合了诸多略有差异的理论模型,它们的共同点是认为组成物质的基本粒子不是无维度的实体(点粒子),而是无限小的一维结构——振动的“弦”。标准模型中的各个基本粒子也就成了这些“弦”空间运动的宏观表现。这种理论可将几种基本相互作用统一起来,也可将量子力学和广义相对论结合起来,只要假设有许多额外的空间维度即可。但它们只对宇宙诞生之初能量极高的情况可用,在围绕着我们的又“冷”又“老”的世界中,它们都被锁进了极微小的尺度,连LHC也无法探测到。

第一个提出弦理论的是意大利物理学家加布里埃莱·韦内齐亚诺。20世纪60年代末提出此理论时,他正在欧洲核子研究中心工作。美国物理学家兼数学家、普林斯顿高等研究院教授爱德华·威滕则被认为是超弦理论、M理论(M理论是弦理论的进一步统一)等最完整和最有希望的模型之父。

另一个领域,即“圈量子引力论”领域,出发点则完全不一样,它不关注物质的组成,而关注物质所处的背景——时空——的性质。爱因斯坦提出的平滑结构变成了有细微颗粒的体系;极小尺度上观察到的空间不再是我们目前所见的“连续体”,而是有许多被称为“圈”的微小颗粒。从这一假设出发,引力的量子化是顺理成章的结果,但时间从基本方程中消失了,就像惠勒-德维特方程所展示的那样。

1988年,美国理论物理学家李·斯莫林和意大利理论物理学家卡洛·罗韦利首先提出了圈量子引力论。斯莫林目前在加拿大多伦多附近的滑铁卢普力米特研究所工作,罗韦利因其畅销全世界的科普著作而闻名。

在圈量子引力论中,描述世界的基本方程不含时间变量,这引起了很大的轰动。在其基本层面上,时间会变成无用的概念。圈量子引力论的支持者认为,彻底放弃时间这个没用的负担,或许能更好地从最细微之处理解宇宙是如何运转的。

这些言之凿凿的判断经过大众媒体的放大变成了吸睛的标题:“时间不存在”“物理不需要时间”“时间只是假象”。因此,有人戏称斯莫林和罗韦利为“时间杀手”。

诺斯费拉图

《诺斯费拉图》不是第一部改编自布莱姆·斯托克小说《德古拉》的电影,但它对集体想象造成了深远影响,以至在将近100年后的今天,它依然是许多恐怖电影的灵感来源。德国表现主义大师弗里德里希·威廉·茂瑙塑造了神秘的奥乐伯爵这一经典恐怖角色原型——不死的诺斯费拉图在棺材里躲避阳光,以人血为食,成为影视作品中一众吸血鬼的“祖师爷”,他们令一代代观众既害怕又着迷。

从这部杰作中可以看出,这个“怪物”饱受折磨,十分痛苦,注定要孤独而永恒地活着,由此衍生出无数的吸血鬼故事。他们通常因永生而痛苦,而为了永生又要每晚都杀人。

时间也像不死的“吸血鬼”一样,不停从棺材中爬出来控制我们,撕碎一切幻想,瓦解试图杀死它、永远埋葬它的尝试。

就算是对于圈量子引力论等认为时间不存在的科学理论,实际情况也比表面上复杂得多。首先,这些理论的支持者自己都强调不能简单地说时间不存在,只有当空间破碎成无限小的泡沫时,时间才会从基本层面上消失,或者说不再是微观世界的关键组成部分。他们也不会轻易否定时间的真实性,它确实在世界中起着作用;他们只是认为时间是衍生出来的次级属性,只有当系统变得复杂时才会出现,也只有当空间中形成粒子和原子的广泛聚合时才有意义。无限熵增和热力学规定的时间依然是宏观世界最具决定性的要素之一。即使失去“基本要素”这个身份,也不会减弱它在损耗、衰老和死亡等过程中的持续作用,而这些过程正是我们这个物质宇宙的特征。

另外需要记住的是,无论是弦理论还是圈量子引力论,都还只是猜想,理论无疑是优美的,但尚未经实验证实。在没有令人信服的实验结果之前,谁也不能斩钉截铁地下结论,就像我们在某些报纸上读到的:“物理研究表明我们活在十维世界中。”或者,“科学研究发现时间只是假象。”

作为实验物理学家,我们的工作是认真考察理论物理学家提出的所有模型,而量子引力的模型就有几十个。虽然明知这些猜想大部分都是错的,因为常常会互相矛盾,但我们还是要一视同仁地检验它们,由实验数据来决定谁对谁错。我们甚至也要考虑这种可能:它们全都错了,因为大自然很可能选了与目前的想象截然不同的道路。这种情况在过去也发生过,所以我们也要为此做好准备:实验数据呈现出完全出乎意料的东西,一种没有一个理论物理学家曾预测过的新现象。

无可争辩的事实是,经过多年的研究,直到现在仍没有令人信服的证据来支持某个量子引力理论。弦理论和圈量子引力论都可能成立,但都没有得到验证。目前还没有发现能说明额外空间维度存在的新物态,也没有发现超弦理论预言的超对称粒子。圈量子引力论所说的“空间颗粒”是如此之小(10-35米),以至要想直接观测到它们让人难以想象。如果这个理论为真,宇宙尺度上应该有细微的异常,但目前尚未观察到任何相关怪象。

这可能是由于我们的仪器不够灵敏,也可能是由于两种优美猜想之一完全错误,又或者正确答案根本就还没被想出来,也就是说两种理论都是错的。活在怀疑和不确定中,是我们这份工作最迷人的特权之一。

同时,最无情的“时间杀手”之一斯莫林似乎后悔了,这也证明了猜想可以说变就变。他在最近的一些研究作品中彻底改变之前的观点,提出一种新的弦理论,其中,时间又成了基本变量,而空间成了假象。

斯莫林的出发点是“量子纠缠”——让相关物态耦合的过程。这是量子物理诸多难以理解的现象之一,虽已被无数实验验证,但我们尚不知该如何解释。当加速器产生一对粒子和反粒子时,系统的总体特征可知,但单个粒子的特征却不确定,直到对其进行测量。量子力学告诉我们,这两个粒子会一边飞行一边发生振**,它们可以分道扬镳,经历所有可能的状态,又转化为彼此。这种完全的自由在二者之一与“揭示器”(1)相互作用的那一刻结束,因为测量让其坍缩成某个确定的状态。我们假定被测量者表现为反粒子,那么可以确定的是,在那一刻它的小伙伴就算在几千米之外也不再自由,因为从那一刻起,它只能表现为粒子。

量子纠缠似乎暗示着存在一种即时的远程作用,毕竟我们完全想不出如何让信息以无穷大的速度传播。有人认为这证明了理论的非局部性,另一些人则认为这是一种我们完全不知道的新的守恒定律。

斯莫林不认为这是“无时间”,而认为是明显的“无空间”,好像两个粒子之间的空间距离不存在一样。其观点就此发生反转:时间是基本组成,空间是其副产品,是从时间中衍生而来的结构,具有假象的特征。简言之,宇宙由互相关联的事件组成,它们形成一张巨大的关系网,空间只作为对这张关系网的粗略描述而存在。

由此可见,科学家们有着无穷的创造力,他们以此寻找正确的道路,以赢得世纪挑战,即找到经得起实验检验的量子引力理论。在某些理论中,时间似乎消失了,变成了假象。这种猜想虽然很令人着迷,却从未被验证,甚至导致了一系列的问题。

据我们所知,时间有极其重要的作用,不仅是在物质不断变化、生物生老病死的宏观世界中。如我们所见,时间在基本粒子的微观世界中依然扮演着非常重要的角色。它在广义相对论中与空间紧密相连,在不确定性原理中与能量紧密相连,也与控制基本粒子物理过程的强大而普遍的对称——宇称对称和电荷共轭对称密不可分。去掉时间,许多基本物理法则就可能被动摇,而它们是我们这个物质宇宙的骨架,若骨架不稳,整座大厦就有倾覆之虞。

因此,尽管人们无数次想要杀死克洛诺斯,将其彻底边缘化,但他依然显示出无可置疑的十足生气。

(1).?即测定任意粒子量子数的机器。——译注