10 殺死克洛諾斯之夢

不可避免的熵增迫使我們意識到,時間的箭頭不可能掉轉方向:俄耳甫斯不能回到過去讓自己不看妻子歐律狄刻最後一眼,奧賽羅也無法彌補自己曾經犯下的錯誤。

不過,在不違反任何物理規律的情況下, 是有可能讓一個係統回歸到它的初始狀態的。這隻是代替“回到過去”,因為時間還是在前進。我們無法回到過去,但如果清楚地知道了係統所有組成部分在之前那一瞬間的狀態,便可以準確複製出同樣的情況,這是對過去事實的一種精準重建。

實驗是在非常簡單的量子係統中進行的,其自發演變通過耗費能量被逆轉。但是在這些案例中,與其說是逆轉時間,不如說是映射時間:以外部幹預讓係統回歸初始狀態。即便如此,這種逆轉也隻能在少量基本粒子組成的係統中進行。

複雜係統或宏觀物體無法逃避等待著它們的命運。時間的單向流動在太多領域得到證實,讓人無法再抱有任何幻想。我們的時間觀念清楚地區分了過去和未來,其箭頭方向與熵增主導的熱力學過程、宇宙的演化一致。宇宙有確切的誕生日,並一直隨著時間的前進而膨脹。我們無路可逃。

停止時間的古老夢想

如果逆轉時間不可能,那我們隻能寄希望於讓它停止。這種時間“凍結”的狀態對光子等無質量粒子或黑洞中心的奇點是很自然的,對人類卻完全不可能。自然規律在這方麵展示得已非常清楚明白,但並不妨礙我們設想一個超自然的幹預。

人類自古就夢想著停止時間,並把這種能力寄托於神性,認為隻有那些活在時間之外的人才能掌控時間。在克洛諾斯的奴仆所在的世界中,變化才是王道,誕生、存在和死亡是無可避免的過程。而沒有時間的世界則不生不滅、永恒不變。永恒是時間的反麵,讓人懷疑時間不過是一個假象、一場隨時可能醒來的幻夢。於是,時間的流逝也失去了意義,成了單純的表象,隨時可以被打斷。

要想停止時間,我們可以像《聖經》中的約書亞那樣求助於上帝耶和華。在遭到迦南五王的攻打時,基遍人派信使向約書亞求救。約書亞和他的部隊徹夜行軍,但當他們到達戰場之時,太陽卻即將下山。敵軍趁天色漸暗撤退,想以黑夜作掩護逃走。於是,約書亞祈求上帝滿足他複仇的願望,結果時間靜止了,日月都停在天空中不動,太陽繼續照耀大地,以色列的子孫在可怕神譴的幫助下大殺敵軍。

幾千年後,這一幕又在戲劇性的背景下重現於世——一個猶太青年請求上帝讓時間停住,隻是這次的原因要高尚得多。這次的主角是亞羅米爾·赫拉迪克,他是博爾赫斯1944年出版的小說集《虛構集》中《秘密的奇跡》一篇裏被判槍決的劇作家。

1939年3月19日夜裏,赫拉迪克在布拉格被蓋世太保逮捕。他是猶太人,又簽了反對“德奧合並”的聲明,這足以把他送上刑場。計劃的行刑時間是3月29日上午9點。

博爾赫斯設想赫拉迪克寫了一些關於時間的重要著作,比如《永恒辨》。這部作品是虛構的,但名字中其實暗合了博爾赫斯自己的兩部作品:《永恒的故事》和《卡巴拉辨析》。《永恒辨》的第一卷回顧了人類設計出的所有形式的永恒,從巴門尼德的“不變實體”到查爾斯·霍華德·欣頓的“可變過去”。後者是19世紀末的英國數學家,寫過一些科幻作品,其中有些作品曾專注於“第四維度”。在博爾赫斯想象出的第二卷中,赫拉迪克證明了宇宙的所有事實無法構建一個連貫的時間序列。

在焦躁地等待即將來到的死亡時,赫拉迪克最關心的是完成自己最後一部悲劇《仇敵》。這是他最重要的作品,是注定要載入史冊的。他的所思所想全都是要把它寫完,但離行刑日沒幾天了,他肯定來不及完成。

於是,到了最後也是最殘忍的那個夜晚,赫拉迪克向上帝祈禱,讓時間停止,再給他一年時間來完成他的著作。這一晚他根本不能安心入睡,不停地做噩夢,在痛苦中醒醒睡睡。伴著時鍾那不知疲倦的嘀嗒嘀嗒聲,他開始了與時間的鬥爭,或者說與“時間幻象”的鬥爭。

黎明時分,他被帶到行刑隊麵前,這時他已經失去了一切希望。士兵在場上排成一排,端著槍指向他,隊長下達了開槍的命令。就在這時,標題中的“秘密的奇跡”發生了。

整個世界都凍結了。赫拉迪克動彈不得,子彈也沒打到他,隊長的胳膊停在半空,擦過赫拉迪克太陽穴順著臉頰滾下的雨滴也停止了運動。風停了,院牆邊嗡嗡作響的蜜蜂停在半空,它固定的影子投射在一塊磚上。驚訝過後,赫拉迪克明白這是他的祈禱應驗了。他會有一年的時間來完成他的作品,盡管他隻能在腦中構思、書寫、修改、補充,因為他和周圍的一切一樣動不了。

經過一年無法言說的努力,作品終於完成,每個細節都修改妥當,他心滿意足。最後一個形容詞,他也找到了。雨滴又開始劃過他的臉頰,蜜蜂飛走了,四顆子彈擊中他的身體。赫拉迪克死於1939年3月29日早上9點02分。

當代社會已讓美和神聖變得蒼白無力,所有力氣都被花在物質財富和外表上。在這樣的世界中,停止時間以完成藝術作品的文學幻想恐怕不會有多少人認同。停止時間的古老夢想反倒化作瘋狂的自戀、一場與時間流逝的近身肉搏,其動機遠沒有博爾赫斯想象出的高尚。

人類一直很注重維護自己的形象,因為他們知道,在任何族群中形象語言對建立關係和等級都極為重要。飾品和發型、文身和麵具、服裝和彩繪都有強大的溝通作用:可以代表凶狠或高人一等,可以讓人敬重,也可以成為引誘的工具。

幾千年前,人類就有保養身體、掩飾缺陷、掩蓋年齡的行為,許多史前墓葬中都發現了首飾、珠寶以及顏料痕跡。有關古埃及、古希臘、古羅馬精英階層護膚化妝的無數記載也家喻戶曉。年老代表智慧,是受尊重的,但很少有當權者能抵抗讓自己顯得年輕而有活力的**。

用各種技巧來對抗時間流逝古已有之,但我們的文明簡直對此著了魔。由此產生了一個欣欣向榮的產業:不僅有關注健康的醫院和藥廠,更有打著“永葆青春”旗號的造夢工廠,他們的盈利就來自讓人以為自己可以停住時間,而無力負擔者隻能聽任克洛諾斯的統治。

永遠年輕的夢想不隻迷惑了億萬富翁和電影明星,這種瘋狂現在已經滲入社會各階層。隻要能讓滄桑的臉龐和衰老的軀體重煥光彩,去掉任何提醒我們人終有一死的標記,一切犧牲都值得。他們不想像倫勃朗的自畫像那樣,他們隻想任憑歲月流逝,在鏡中看到的都是越發年輕鮮活的自己。他們夢想著讓生命倒放。於是,我們之中就有了一些麵目嚇人的人,他們采用各種手段掩蓋歲月的痕跡,而結果往往比本來要掩蓋的皺紋和瑕疵更可怕。他們以為自己實現了道林·格雷的夢想,卻不知道自己在公共場合展示的,正是他們以為已經束之高閣,遠離了眾人視野的那幅畫著一張怪異變形的臉的肖像畫。愚蠢的人在尋找阻止克洛諾斯的捷徑時,往往會變得盲目而不自知。

時間殺手

殺死時間的誘人想法在曆史上曾出現過許多次,並一直吸引著我們,讓我們著迷。徹底消滅克洛諾斯的古老夢想,現在以新理論和現代科學假說的麵目回到了我們麵前,值得我們探究一番。

時間是否隻是一種幻覺?也許幾千年來,人類都在關注一個不存在的東西,一個根本沒有實體的東西。

自從物理學的範式被20世紀初的理論革命徹底動搖後,一代又一代的科學家都致力於將廣義相對論和量子力學結合起來。構建引力的量子描述貫穿了整個20世紀,因為它比預計的要複雜得多。為了將最“萬有”的相互作用量子化,地球上最厲害的幾百個頭腦都參與到非凡的努力當中。幾十年來,這方麵的研究工作讓人們開始重新思考時間的概念。

一切都始於美國物理學家約翰·惠勒和布萊斯·德維特的研究,以及一次過久的候機過程。約翰是普林斯頓大學的教授,20世紀30年代末起愛因斯坦也曾任教於此。第二次世界大戰期間,約翰·惠勒曾在洛斯阿拉莫斯實驗室參與曼哈頓計劃,之後又跟隨愛德華·泰勒造出第一枚氫彈。再次回到大學工作後,他決定投身最冒險也最困難的研究:統一廣義相對論和量子力學。與他合作的是德維特,這位也是非常出色的理論物理學家,比惠勒小十幾歲,生活在北卡羅來納州,兩人是非常要好的朋友。20世紀60年代中期,經常出差的惠勒有一次要在羅利-達勒姆機場中轉去往費城。由於下一班飛往費城的飛機還有幾個小時才起飛,於是他決定打電話給住在附近的好友德維特。惠勒問他想不想借此機會討論一下兩人的研究,德維特欣然同意了,並馬上帶著筆記——上麵記著他最近在研究的一個公式——前往機場。就在那幾個小時裏,兩人為一項研究打下了最初的基礎,其成果在幾年後被斯蒂芬·霍金稱為“描述宇宙波函數的方程”。

惠勒-德維特方程無法解決所有的量子引力問題,但會成為其他許多發展的基礎。值得注意的是,此方程中沒有出現時間。物理學家們第一次顯露出這樣一個可怕的懷疑,又或者是暗暗的希望:時間並不是現實的基本組成。換句話說,在基本層麵上描述宇宙並不需要時間。

惠勒和德維特描繪了一個被“凍”住的宇宙,它沒有變化,好像被鎖定在一個永恒的瞬間。這讓人想起中世紀的某些神秘主義者,通神時的靈魂出竅也讓他們的時間停在那一刻。

接下來的幾年裏,不同的量子引力理論被發展出來。最有前途的兩種至今依然是純粹的思想體係,在某些方麵還互相矛盾,而且往往還是強烈對立的。第一種是弦理論,第二種是圈量子引力論(Loop Quantum Gravity,縮寫為LQG)。

“弦論”名下其實集合了諸多略有差異的理論模型,它們的共同點是認為組成物質的基本粒子不是無維度的實體(點粒子),而是無限小的一維結構——振動的“弦”。標準模型中的各個基本粒子也就成了這些“弦”空間運動的宏觀表現。這種理論可將幾種基本相互作用統一起來,也可將量子力學和廣義相對論結合起來,隻要假設有許多額外的空間維度即可。但它們隻對宇宙誕生之初能量極高的情況可用,在圍繞著我們的又“冷”又“老”的世界中,它們都被鎖進了極微小的尺度,連LHC也無法探測到。

第一個提出弦理論的是意大利物理學家加布裏埃萊·韋內齊亞諾。20世紀60年代末提出此理論時,他正在歐洲核子研究中心工作。美國物理學家兼數學家、普林斯頓高等研究院教授愛德華·威滕則被認為是超弦理論、M理論(M理論是弦理論的進一步統一)等最完整和最有希望的模型之父。

另一個領域,即“圈量子引力論”領域,出發點則完全不一樣,它不關注物質的組成,而關注物質所處的背景——時空——的性質。愛因斯坦提出的平滑結構變成了有細微顆粒的體係;極小尺度上觀察到的空間不再是我們目前所見的“連續體”,而是有許多被稱為“圈”的微小顆粒。從這一假設出發,引力的量子化是順理成章的結果,但時間從基本方程中消失了,就像惠勒-德維特方程所展示的那樣。

1988年,美國理論物理學家李·斯莫林和意大利理論物理學家卡洛·羅韋利首先提出了圈量子引力論。斯莫林目前在加拿大多倫多附近的滑鐵盧普力米特研究所工作,羅韋利因其暢銷全世界的科普著作而聞名。

在圈量子引力論中,描述世界的基本方程不含時間變量,這引起了很大的轟動。在其基本層麵上,時間會變成無用的概念。圈量子引力論的支持者認為,徹底放棄時間這個沒用的負擔,或許能更好地從最細微之處理解宇宙是如何運轉的。

這些言之鑿鑿的判斷經過大眾媒體的放大變成了吸睛的標題:“時間不存在”“物理不需要時間”“時間隻是假象”。因此,有人戲稱斯莫林和羅韋利為“時間殺手”。

諾斯費拉圖

《諾斯費拉圖》不是第一部改編自布萊姆·斯托克小說《德古拉》的電影,但它對集體想象造成了深遠影響,以至在將近100年後的今天,它依然是許多恐怖電影的靈感來源。德國表現主義大師弗裏德裏希·威廉·茂瑙塑造了神秘的奧樂伯爵這一經典恐怖角色原型——不死的諾斯費拉圖在棺材裏躲避陽光,以人血為食,成為影視作品中一眾吸血鬼的“祖師爺”,他們令一代代觀眾既害怕又著迷。

從這部傑作中可以看出,這個“怪物”飽受折磨,十分痛苦,注定要孤獨而永恒地活著,由此衍生出無數的吸血鬼故事。他們通常因永生而痛苦,而為了永生又要每晚都殺人。

時間也像不死的“吸血鬼”一樣,不停從棺材中爬出來控製我們,撕碎一切幻想,瓦解試圖殺死它、永遠埋葬它的嚐試。

就算是對於圈量子引力論等認為時間不存在的科學理論,實際情況也比表麵上複雜得多。首先,這些理論的支持者自己都強調不能簡單地說時間不存在,隻有當空間破碎成無限小的泡沫時,時間才會從基本層麵上消失,或者說不再是微觀世界的關鍵組成部分。他們也不會輕易否定時間的真實性,它確實在世界中起著作用;他們隻是認為時間是衍生出來的次級屬性,隻有當係統變得複雜時才會出現,也隻有當空間中形成粒子和原子的廣泛聚合時才有意義。無限熵增和熱力學規定的時間依然是宏觀世界最具決定性的要素之一。即使失去“基本要素”這個身份,也不會減弱它在損耗、衰老和死亡等過程中的持續作用,而這些過程正是我們這個物質宇宙的特征。

另外需要記住的是,無論是弦理論還是圈量子引力論,都還隻是猜想,理論無疑是優美的,但尚未經實驗證實。在沒有令人信服的實驗結果之前,誰也不能斬釘截鐵地下結論,就像我們在某些報紙上讀到的:“物理研究表明我們活在十維世界中。”或者,“科學研究發現時間隻是假象。”

作為實驗物理學家,我們的工作是認真考察理論物理學家提出的所有模型,而量子引力的模型就有幾十個。雖然明知這些猜想大部分都是錯的,因為常常會互相矛盾,但我們還是要一視同仁地檢驗它們,由實驗數據來決定誰對誰錯。我們甚至也要考慮這種可能:它們全都錯了,因為大自然很可能選了與目前的想象截然不同的道路。這種情況在過去也發生過,所以我們也要為此做好準備:實驗數據呈現出完全出乎意料的東西,一種沒有一個理論物理學家曾預測過的新現象。

無可爭辯的事實是,經過多年的研究,直到現在仍沒有令人信服的證據來支持某個量子引力理論。弦理論和圈量子引力論都可能成立,但都沒有得到驗證。目前還沒有發現能說明額外空間維度存在的新物態,也沒有發現超弦理論預言的超對稱粒子。圈量子引力論所說的“空間顆粒”是如此之小(10-35米),以至要想直接觀測到它們讓人難以想象。如果這個理論為真,宇宙尺度上應該有細微的異常,但目前尚未觀察到任何相關怪象。

這可能是由於我們的儀器不夠靈敏,也可能是由於兩種優美猜想之一完全錯誤,又或者正確答案根本就還沒被想出來,也就是說兩種理論都是錯的。活在懷疑和不確定中,是我們這份工作最迷人的特權之一。

同時,最無情的“時間殺手”之一斯莫林似乎後悔了,這也證明了猜想可以說變就變。他在最近的一些研究作品中徹底改變之前的觀點,提出一種新的弦理論,其中,時間又成了基本變量,而空間成了假象。

斯莫林的出發點是“量子糾纏”——讓相關物態耦合的過程。這是量子物理諸多難以理解的現象之一,雖已被無數實驗驗證,但我們尚不知該如何解釋。當加速器產生一對粒子和反粒子時,係統的總體特征可知,但單個粒子的特征卻不確定,直到對其進行測量。量子力學告訴我們,這兩個粒子會一邊飛行一邊發生振**,它們可以分道揚鑣,經曆所有可能的狀態,又轉化為彼此。這種完全的自由在二者之一與“揭示器”(1)相互作用的那一刻結束,因為測量讓其坍縮成某個確定的狀態。我們假定被測量者表現為反粒子,那麽可以確定的是,在那一刻它的小夥伴就算在幾千米之外也不再自由,因為從那一刻起,它隻能表現為粒子。

量子糾纏似乎暗示著存在一種即時的遠程作用,畢竟我們完全想不出如何讓信息以無窮大的速度傳播。有人認為這證明了理論的非局部性,另一些人則認為這是一種我們完全不知道的新的守恒定律。

斯莫林不認為這是“無時間”,而認為是明顯的“無空間”,好像兩個粒子之間的空間距離不存在一樣。其觀點就此發生反轉:時間是基本組成,空間是其副產品,是從時間中衍生而來的結構,具有假象的特征。簡言之,宇宙由互相關聯的事件組成,它們形成一張巨大的關係網,空間隻作為對這張關係網的粗略描述而存在。

由此可見,科學家們有著無窮的創造力,他們以此尋找正確的道路,以贏得世紀挑戰,即找到經得起實驗檢驗的量子引力理論。在某些理論中,時間似乎消失了,變成了假象。這種猜想雖然很令人著迷,卻從未被驗證,甚至導致了一係列的問題。

據我們所知,時間有極其重要的作用,不僅是在物質不斷變化、生物生老病死的宏觀世界中。如我們所見,時間在基本粒子的微觀世界中依然扮演著非常重要的角色。它在廣義相對論中與空間緊密相連,在不確定性原理中與能量緊密相連,也與控製基本粒子物理過程的強大而普遍的對稱——宇稱對稱和電荷共軛對稱密不可分。去掉時間,許多基本物理法則就可能被動搖,而它們是我們這個物質宇宙的骨架,若骨架不穩,整座大廈就有傾覆之虞。

因此,盡管人們無數次想要殺死克洛諾斯,將其徹底邊緣化,但他依然顯示出無可置疑的十足生氣。

(1).?即測定任意粒子量子數的機器。——譯注