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偉大頭腦 No.67 Julian Barbour
如果時間不存在呢?
如果時間真的只是幻覺,那么為什么世界中的一切——從浪花的消散、恒星的衰老,到人的出生與死亡——都如此堅定地朝著同一個方向展開?
正是在這個看似矛盾的問題上,朱利安·巴伯在他的新書《時間新史》中,完成了一次耐人尋味的轉身。
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這個長期被視為“否認時間存在”的物理學家,并沒有簡單地推翻自己,而是把問題推進得更深:即便在一個基本層面“無時間”的宇宙中,時間的方向感——時間之箭——為何如此真實、如此普遍、如此不可逃避?
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朱利安·巴伯對時間的癡迷始于1963年10月18日。
那時26歲的他剛從劍橋大學數(shù)學專業(yè)畢業(yè),正搭乘火車前往德國巴伐利亞阿爾卑斯山,與朋友計劃攀登德國第三高峰瓦茨曼峰。車上手里的報紙摘要,介紹了英國物理學家保羅·狄拉克的一篇文章。
文章中,狄拉克質疑四維對稱性是否是物理現(xiàn)實的基本特征。巴伯后來回憶說,這段內容是在拆解愛因斯坦關于“三維空間加一維時間”的傳統(tǒng)觀點,試圖尋找更深層的真理。
第二天早晨,巴伯起床時頭疼欲裂,告訴朋友他無法繼續(xù)爬山,只好讓朋友獨自上山。他獨自坐著,陷入了一個問題:“什么是時間?”
巴伯原以為這個問題來自狄拉克的文章,但后來重讀才發(fā)現(xiàn),文章中根本沒有提出這個問題。他戲謔地說,“那里壓根沒有一句狄拉克在問時間是什么。我一定是自己憑空想出來的,這樣才有信心去挑戰(zhàn)它。大概我想,如果這是狄拉克說的,那一定值當我去認真對待。”
這個關于時間本質的問題之大,使得巴伯無法完全“擁有”它,卻足夠支配他一生的事業(yè)。1999年,他出版了第一本關于這一主題的著作《時間的終結》,在書中他宣稱時間是一種幻覺——在描述宇宙如何運行的基本理論中,時間之概念并不存在。
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該書被評論為“挑釁性十足”和“引人入勝”。在 紐約時報 上,物理哲學家西蒙·桑德斯稱其為“一部杰作”。但巴伯最令他欣喜的反饋,來自提出“黑洞”這一術語的偉大物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒。惠勒曾說:“如果柏拉圖和亞里士多德讀過這本書,他們今天仍會為之爭論不休。”
2020年,他出版了 《時間新史》——這是他自《時間的終結》之后的第一部書。書名(外文版THE JANUS POINT)借用了羅馬神雅努斯的形象,這位神祇有兩個頭,一個面向過去,一個面向未來。巴伯的論點是,大爆炸(他稱之為“雅努斯點”)在兩個方向上播撒了時間之流,使得時間“不再只有從過去到未來的單一方向,而是有兩個方向:從共同的過去(雅努斯點)向遠去的兩個未來延展。”
時間向前流逝,這是每個人最直接、也最難被質疑的經(jīng)驗。這不僅是主觀感覺,更是可觀測的事實。所有過程,無論發(fā)生在地球一隅還是遙遠星系,無論是在久遠的過去還是此時此刻,都沿著同一個方向展開。
人不會逆生長,恒星不會返老還童,浪花拍岸之后只會化為泡沫,而不會重新聚合成完整的波峰。電影一旦倒放,因果關系立刻顯得荒謬——潛水員不是躍入水中激起水花,而是在水花消失時“破水而出”。
這種普遍而一致的方向性,正是巴伯在《時間新史》中反復強調的核心事實:時間是有箭頭的。比起其他許多科普作品或作家,巴伯只在他認為“真的有話可說”的時候才出版,這本身就值得去聆聽。
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在《時間新史》中,巴伯系統(tǒng)梳理了三種尤為重要的時間箭頭。
第一種,也是最貼近生活、最具決定性的,是趨向平衡的時間箭頭。
當你用手指攪動一杯水,波紋會迅速出現(xiàn);移開手指后,波紋又會逐漸消退,水面回歸平靜。這個過程不可逆——水不會在無人攪動的情況下自行恢復波紋。更關鍵的例子是熱平衡:熱咖啡會冷卻到室溫,人體會在寒冷環(huán)境中散失熱量,而不是反過來。這種向平衡狀態(tài)發(fā)展的趨勢,構成了我們日常經(jīng)驗中最堅固、也最直觀的時間方向。
第二種時間箭頭與推遲波有關。
向池塘中投擲一塊石頭,水波從入水點向外擴散;我們永遠不會看到水波先在岸邊匯聚,再“噴出”一塊石頭飛回手中。無線電、電視信號同樣如此:它們從發(fā)射源傳播到接收端,而不是逆向而行。這種“先有因、后有果”的傳播方向,深深嵌入了我們對因果關系的理解。
第三種時間箭頭則來自量子力學。
在“薛定諤的貓”這一著名思想實驗中,系統(tǒng)在被觀測之前處于多種可能性的疊加態(tài),而一旦觀測發(fā)生,波函數(shù)便坍縮,結果不可逆地確定下來。無論對量子測量的解釋多么復雜,現(xiàn)實中我們從未見過坍縮“反向發(fā)生”。
值得注意的是,“時間箭頭”這一概念最早由英國天體物理學家阿瑟·愛丁頓在20世紀20年代提出。他關注的,正是與平衡和不可逆性相關的方向性。巴伯在《時間新史》中繼承并擴展了這一傳統(tǒng),把不同層面的時間箭頭視為同一深層結構的不同顯現(xiàn)。
這也正是這本書最具顛覆性、卻又最耐人尋味的地方。巴伯并沒有放棄他一貫的立場——在最基本的物理描述中,宇宙可能并不“在時間中演化”。
但他承認并認真對待一個事實:時間之箭不是幻覺,它是宇宙結構本身的一種結果。換言之,時間的方向性并不來自時間“流動”,而是來自宇宙整體狀態(tài)的非對稱性。
巴伯在《時間新史》轉向一個更深的問題:也許真正需要解釋的,從來不是“時間為什么流動”,而是“為什么世界具有不可逆的結構”。
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從人生經(jīng)歷來看,這種“逆流而行”的思考方式并不偶然。巴伯長期遠離主流學術體制,作為獨立研究者在英國鄉(xiāng)村獨自工作,不追逐項目周期和論文節(jié)奏。他的一生,幾乎與他所研究的主題形成了奇妙的對照:在一個被效率和時間表支配的世界里,他選擇以極慢的方式,反復凝視時間本身。
在物理界真正引起關注之前,巴伯并非學術界的超級明星。在劍橋,他自謙地說自己只拿了“第二等普通學位”,畢業(yè)后選擇去慕尼黑學習德語。在那里,他遇到了年輕學者彼得·米特爾施泰德,后者是海森堡的學生。
米特爾施泰德邀請他攻讀博士,巴伯原想研究埃爾恩斯特·馬赫關于時間本質的觀點,但米特爾施泰德卻說:“那太危險了——你很可能無所獲,而且永遠找不到工作。”于是巴伯的博士論文轉向了廣義相對論,這他后來坦言“寫得非常普通”。
巴伯始終覺得自己不適合學術體制。一次他詢問一個熟人,如果他進入學術界做研究,那會有哪些要求,對方回答“每年發(fā)表一兩篇好論文”。這個答案讓巴伯大為震驚:“我想,我絕對做不到那樣。”于是他放棄了追求教職的念頭,回到英國。由于在德國學習期間學會了俄語,他開始為美國物理學會翻譯俄語物理經(jīng)典論文。
這工作乏味但穩(wěn)定,而且“讓我有大約三分之一的時間去發(fā)展自己的想法。”為了滿足智識的渴望,他還常常出現(xiàn)在物理學會議上,以旁聽者的身份吸收思想,然后在空閑時間反復消化這些知識:“我把自己比作一只從學術界采蜜的蜜蜂。”
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巴伯在自己位于牛津郡的住宅有一張定制的弧形書桌,從一樓窗戶就能看到他的童年故居。村里的建筑多由金色石頭建成,仿佛專門用來捕捉午后陽光。房子旁邊的路牌指向“阿卡迪亞”,即古希臘神話中的理想鄉(xiāng)。隔壁是建于十二世紀的圣彼得教堂。
這樣的環(huán)境仿佛出自電影《四個婚禮和一個葬禮》那樣的英格蘭鄉(xiāng)村風情——恰如一個長期與時間斗爭的人所安居的地方。
在大多數(shù)科學家看來,尋找宇宙意義并不是他們的工作范疇。傳統(tǒng)上,人們認為這是藝術家、作家或哲學家的領域。但巴伯似乎樂于交換科學與藝術的角色。他甚至認為藝術可能比科學更能指引我們理解宇宙的真實本質。
在《時間新史》中他寫道,人類深度創(chuàng)造的瞬間“或許是來自整體宇宙的潛意識啟示”,一場偉大歌劇詠嘆調的演出甚至能像數(shù)學方程一樣捕捉宇宙的某種本質。他把人類視為宇宙戲劇中的參與者,自稱是“宇宙所做一切的參與者”。
無論學術界如何定義他——科學家、思想者、作家還是挑釁者——巴伯都是科學宇宙中備受欣賞的參與者。他是個樂觀主義者和理想主義者,不是那種冷峻、永遠懷疑、象牙塔式的研究者。
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他是一個“半杯滿”的人;他承認自己是一個柏拉圖主義者,相信理想的存在——某種隱藏在陽光斑駁小道深處的阿卡迪亞,我們尚未看見。這似乎正是驅動他一生的動力。
如果時間不存在,這個命題或許永遠不會被證明為真;如果時間真實存在,它的方向性也仍然需要解釋。但通過《時間新史》,朱利安·巴伯讓我們意識到:真正深刻的問題,往往并不是站在“有”或“無”的一側,而是迫使我們重新思考——我們究竟在用什么方式理解世界的秩序、變化與自身的存在。
在這個意義上,時間之箭不僅指向宇宙,也指向人類思考的邊界。
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本期策劃:蘆丁
編輯:蘆丁
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