偉大頭腦 No.67 Julian Barbour

如果時(shí)間不存在呢？

如果時(shí)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(jiān)定地朝著同一個(gè)方向展開？

正是在這個(gè)看似矛盾的問題上，朱利安·巴伯在他的新書《時(shí)間新史》中，完成了一次耐人尋味的轉(zhuǎn)身。

這個(gè)長(zhǎng)期被視為“否認(rèn)時(shí)間存在”的物理學(xué)家，并沒有簡(jiǎn)單地推翻自己，而是把問題推進(jìn)得更深：即便在一個(gè)基本層面“無時(shí)間”的宇宙中，時(shí)間的方向感——時(shí)間之箭——為何如此真實(shí)、如此普遍、如此不可逃避？

朱利安·巴伯對(duì)時(shí)間的癡迷始于1963年10月18日。

那時(shí)26歲的他剛從劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)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(jì)劃攀登德國第三高峰瓦茨曼峰。車上手里的報(bào)紙摘要,介紹了英國物理學(xué)家保羅·狄拉克的一篇文章。

文章中，狄拉克質(zhì)疑四維對(duì)稱性是否是物理現(xiàn)實(shí)的基本特征。巴伯后來回憶說，這段內(nèi)容是在拆解愛因斯坦關(guān)于“三維空間加一維時(shí)間”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，試圖尋找更深層的真理。

第二天早晨，巴伯起床時(shí)頭疼欲裂，告訴朋友他無法繼續(xù)爬山，只好讓朋友獨(dú)自上山。他獨(dú)自坐著，陷入了一個(gè)問題：“什么是時(shí)間？”

巴伯原以為這個(gè)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(gè)問題。他戲謔地說，“那里壓根沒有一句狄拉克在問時(shí)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(dāng)我去認(rèn)真對(duì)待。”

這個(gè)關(guān)于時(shí)間本質(zhì)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(guān)于這一主題的著作《時(shí)間的終結(jié)》，在書中他宣稱時(shí)間是一種幻覺——在描述宇宙如何運(yùn)行的基本理論中，時(shí)間之概念并不存在。

該書被評(píng)論為“挑釁性十足”和“引人入勝”。在 紐約時(shí)報(bào) 上，物理哲學(xué)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(shù)語的偉大物理學(xué)家約翰·阿奇博爾德·惠勒?；堇赵f：“如果柏拉圖和亞里士多德讀過這本書，他們今天仍會(huì)為之爭(zhēng)論不休?！?/p>

2020年，他出版了 《時(shí)間新史》——這是他自《時(shí)間的終結(jié)》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(gè)頭，一個(gè)面向過去，一個(gè)面向未來。巴伯的論點(diǎn)是，大爆炸（他稱之為“雅努斯點(diǎn)”）在兩個(gè)方向上播撒了時(shí)間之流，使得時(shí)間“不再只有從過去到未來的單一方向，而是有兩個(gè)方向：從共同的過去（雅努斯點(diǎn)）向遠(yuǎn)去的兩個(gè)未來延展。”

時(shí)間向前流逝，這是每個(gè)人最直接、也最難被質(zhì)疑的經(jīng)驗(yàn)。這不僅是主觀感覺，更是可觀測(cè)的事實(shí)。所有過程，無論發(fā)生在地球一隅還是遙遠(yuǎn)星系，無論是在久遠(yuǎn)的過去還是此時(shí)此刻，都沿著同一個(gè)方向展開。

人不會(huì)逆生長(zhǎng)，恒星不會(huì)返老還童，浪花拍岸之后只會(huì)化為泡沫，而不會(huì)重新聚合成完整的波峰。電影一旦倒放，因果關(guān)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(shí)“破水而出”。

這種普遍而一致的方向性，正是巴伯在《時(shí)間新史》中反復(fù)強(qiáng)調(diào)的核心事實(shí)：時(shí)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(rèn)為“真的有話可說”的時(shí)候才出版，這本身就值得去聆聽。

在《時(shí)間新史》中，巴伯系統(tǒng)梳理了三種尤為重要的時(shí)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(shí)間箭頭。

當(dāng)你用手指攪動(dòng)一杯水，波紋會(huì)迅速出現(xiàn)；移開手指后，波紋又會(huì)逐漸消退，水面回歸平靜。這個(gè)過程不可逆——水不會(huì)在無人攪動(dòng)的情況下自行恢復(fù)波紋。更關(guān)鍵的例子是熱平衡：熱咖啡會(huì)冷卻到室溫，人體會(huì)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(shì)，構(gòu)成了我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)中最堅(jiān)固、也最直觀的時(shí)間方向。

第二種時(shí)間箭頭與推遲波有關(guān)。

向池塘中投擲一塊石頭，水波從入水點(diǎn)向外擴(kuò)散；我們永遠(yuǎn)不會(huì)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(hào)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(duì)因果關(guān)系的理解。

第三種時(shí)間箭頭則來自量子力學(xué)。

在“薛定諤的貓”這一著名思想實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)在被觀測(cè)之前處于多種可能性的疊加態(tài)，而一旦觀測(cè)發(fā)生，波函數(shù)便坍縮，結(jié)果不可逆地確定下來。無論對(duì)量子測(cè)量的解釋多么復(fù)雜，現(xiàn)實(shí)中我們從未見過坍縮“反向發(fā)生”。

值得注意的是，“時(shí)間箭頭”這一概念最早由英國天體物理學(xué)家阿瑟·愛丁頓在20世紀(jì)20年代提出。他關(guān)注的，正是與平衡和不可逆性相關(guān)的方向性。巴伯在《時(shí)間新史》中繼承并擴(kuò)展了這一傳統(tǒng)，把不同層面的時(shí)間箭頭視為同一深層結(jié)構(gòu)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(chǎng)——在最基本的物理描述中，宇宙可能并不“在時(shí)間中演化”。

但他承認(rèn)并認(rèn)真對(duì)待一個(gè)事實(shí)：時(shí)間之箭不是幻覺，它是宇宙結(jié)構(gòu)本身的一種結(jié)果。換言之，時(shí)間的方向性并不來自時(shí)間“流動(dòng)”，而是來自宇宙整體狀態(tài)的非對(duì)稱性。

巴伯在《時(shí)間新史》轉(zhuǎn)向一個(gè)更深的問題：也許真正需要解釋的，從來不是“時(shí)間為什么流動(dòng)”，而是“為什么世界具有不可逆的結(jié)構(gòu)”。

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(zhǎng)期遠(yuǎn)離主流學(xué)術(shù)體制，作為獨(dú)立研究者在英國鄉(xiāng)村獨(dú)自工作，不追逐項(xiàng)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(duì)照：在一個(gè)被效率和時(shí)間表支配的世界里，他選擇以極慢的方式，反復(fù)凝視時(shí)間本身。

在物理界真正引起關(guān)注之前，巴伯并非學(xué)術(shù)界的超級(jí)明星。在劍橋，他自謙地說自己只拿了“第二等普通學(xué)位”，畢業(yè)后選擇去慕尼黑學(xué)習(xí)德語。在那里，他遇到了年輕學(xué)者彼得·米特爾施泰德，后者是海森堡的學(xué)生。

米特爾施泰德邀請(qǐng)他攻讀博士，巴伯原想研究埃爾恩斯特·馬赫關(guān)于時(shí)間本質(zhì)的觀點(diǎn)，但米特爾施泰德卻說：“那太危險(xiǎn)了——你很可能無所獲，而且永遠(yuǎn)找不到工作?！庇谑前筒牟┦空撐霓D(zhuǎn)向了廣義相對(duì)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(xué)術(shù)體制。一次他詢問一個(gè)熟人，如果他進(jìn)入學(xué)術(shù)界做研究，那會(huì)有哪些要求，對(duì)方回答“每年發(fā)表一兩篇好論文”。這個(gè)答案讓巴伯大為震驚：“我想，我絕對(duì)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(xué)習(xí)期間學(xué)會(huì)了俄語，他開始為美國物理學(xué)會(huì)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(shí)間去發(fā)展自己的想法?！睘榱藵M足智識(shí)的渴望，他還常常出現(xiàn)在物理學(xué)會(huì)議上，以旁聽者的身份吸收思想，然后在空閑時(shí)間反復(fù)消化這些知識(shí)：“我把自己比作一只從學(xué)術(shù)界采蜜的蜜蜂。”

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(jì)的圣彼得教堂。

這樣的環(huán)境仿佛出自電影《四個(gè)婚禮和一個(gè)葬禮》那樣的英格蘭鄉(xiāng)村風(fēng)情——恰如一個(gè)長(zhǎng)期與時(shí)間斗爭(zhēng)的人所安居的地方。

在大多數(shù)科學(xué)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(rèn)為這是藝術(shù)家、作家或哲學(xué)家的領(lǐng)域。但巴伯似乎樂于交換科學(xué)與藝術(shù)的角色。他甚至認(rèn)為藝術(shù)可能比科學(xué)更能指引我們理解宇宙的真實(shí)本質(zhì)。

在《時(shí)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(shí)啟示”，一場(chǎng)偉大歌劇詠嘆調(diào)的演出甚至能像數(shù)學(xué)方程一樣捕捉宇宙的某種本質(zhì)。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(xué)術(shù)界如何定義他——科學(xué)家、思想者、作家還是挑釁者——巴伯都是科學(xué)宇宙中備受欣賞的參與者。他是個(gè)樂觀主義者和理想主義者，不是那種冷峻、永遠(yuǎn)懷疑、象牙塔式的研究者。

他是一個(gè)“半杯滿”的人；他承認(rèn)自己是一個(gè)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(qū)動(dòng)他一生的動(dòng)力。

如果時(shí)間不存在，這個(gè)命題或許永遠(yuǎn)不會(huì)被證明為真；如果時(shí)間真實(shí)存在，它的方向性也仍然需要解釋。但通過《時(shí)間新史》，朱利安·巴伯讓我們意識(shí)到：真正深刻的問題，往往并不是站在“有”或“無”的一側(cè)，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(gè)意義上，時(shí)間之箭不僅指向宇宙，也指向人類思考的邊界。

本期策劃：蘆丁

編輯：蘆丁

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