——读卡洛·罗韦利《时间的秩序》一书有感

时间是什么？有人会说，时间就是那种表的滴答声；有人会说，时间就像一条河一样均匀流逝着，“逝者如斯夫，不舍昼夜”；大哲学家康德说：“时间只是一种意识上的概念，是一种人为规定的有先后次序的规则。”而阿根廷诗人博尔赫斯则说：“时间是组成我的物质，是一条载着我向前的河流，可我就是这条河流。时间是一头吞噬我的老虎，可我就是这只老虎。时间是一团把我烧成灰烬的火焰，可我就是这团火焰。”

不同的人，对时间的定义是不一样的，时间应该是客观存在的，但又似乎是主观的；在哲学、宗教、文学等各个领域，都非常关注对时间的解读，当然最有可能搞明白的，依然是科学领域。时间，这个似乎最熟悉的概念，但当你想把它说明白的时候，你会发现这并不是一件容易的事情。

一、时间的特点

人类最初对时间的认识，应该是从自然界的周期性运动中得到启发的。昼夜的交替、季节的轮回、植物的生长、人的生物钟……最初的人们将白天分为12个小时，晚上分为12个小时，这种粗劣的划分已经可以解决生活中的大部分问题。随着人们对事物研究的不断精细和深入，才逐渐意识到需要提高计时的精度，发明了滴漏、沙漏等方式来计量时间，同时也将时间均匀流逝的观念植入心田。牛顿在建立起经典力学的框架时，有两个基本的假设，即绝对的时间、绝对的空间，认为时间是宇宙的基本结构，时间是有方向的，并且不受任何事物的干扰均匀地流逝着。在当今绝大多数人的心目中，我们所秉持的都是这样的时间观。

从科学的角度看，要区分过去、现在和未来最有效的途径，就是找寻与时间有关原理和规律。但若用心去寻找，就会发现情况并不乐观：掌管经典力学世界的牛顿三大定律没有时间这个变量，描述电与磁的麦克斯韦方程组没有时间这个变量，爱因斯坦相对论的引力方程没有时间这个变量，海森堡、薛定谔、狄拉克的量子力学方程也没有时间这个变量，描述基本粒子的20世纪物理学中还是没有时间这个变量……换句话说，这些方程都无法把过去与未来区别开来。唯一能够显示时间的方向性的物理规律是热力学第二定律，这个定律告诉我们：热量只可能从高温的物体传向低温的物理，不可能倒过来传递。仅仅在有热量的地方，时间之矢才会出现。时间与热量的联系是根本性的，凡是过去与未来的差别显现，都会有热量参与其中。我们之所以能够感受到宇宙在不断膨胀，距今已经有100多亿年，就是因为宇宙自大爆炸以来，始终不断地在降温、热量不断向四面八方扩散的缘故。热量从高温物体传递到低温物体的事例在生活中相当普遍，人们在对这些事物观察、研究的过程中，逐渐建立起来了有关时间的概念，并对时间的方向有了较为清晰的认识。

但在100多年前，爱因斯坦提出的相对论让人们意识到时间并不像人们想象的那样简单和有序。根据狭义相对论，时间与物体的运动速度之间存在着必然的联系，在速度快的物体上的钟表，走的要比速度慢的物体上的钟表慢。简单地说，即速度越快，时间越慢。你坐在家里，但你的某位亲人坐在飞机上，你们俩的时间就是不一样的。根据广义相对论，在所受引力大的区域钟表运动的就慢，在所受引力较小的区域钟表的运动的就快。在太空实验室中生活的人，因为所受引力小，所以他们的时间就比地面快。

照这么说，在高处运动的物体，速度引起的时间变慢和高度引起的时间变快的效应是否可以抵消掉？不可能的。举个例子来说，

现在我们使用的手机，采用的是GPS卫星导航，这些卫星在天上围绕地球旋转，远离地面20000公里，线速度是14000公里／小时。按照狭义相对论，卫星上的时钟要比地面上的慢，每天慢7微妙；根据广义相对论，卫星上的时钟要比地面上的快，每天快45微秒。两者相抵之后GPS卫星每天还要比地面快38微秒，如果不对此进行校正，就会导致手机导航每天出现100多米的位置偏差，用这样的系统来导航，必然是越导越乱啊。

不同高度、不同速度的物体有各自不同的时间，会让时间的统一性彻底消失。我们通常是用过去、现在和未来对时间进行描述的，但我们会发现，在过去和未来之间，还存在着一个时间段，它既非过去，亦非将来。这个时间段有一定的长度：我们观察火星时，这段长度是十五分钟；比邻星b是八年；仙女座星系中有数百万年。我们当下看到的某个超新星爆发的绚丽景象，其实发生在数千甚至上百万年之前，这段时间就成了超新星和我们之间的“当下”。

二、 绝对时间的概念消失了

我们都知道，物理学的概念和规律是建立在长度、时间、质量……这七个基本物理量的基础之上的。这些基本物理量就像欧几里得《几何原理》之中的五条公设一样，在整个经典力学体系之中具有特殊的地位，是不需要加以证明的，是不言而喻的。

但上面的讨论告诉我们，时间似乎并不是必不可少的物理变量，在诸多物理学的原理和规律之中，大都不需要涉及时间这个变量，显然“时间”在物理学的基本框架中并不具有独特的地位，如果它确实存在，最多也就是和其他变量一样普通。

在牛顿看来，时间是独立于物体的一种实体，是均匀流逝的；空间也是独立于物体的一种实体，是保持不变的。但爱因斯坦所建立的相对论，彻底否定了牛顿的这种绝对是空间，认为世界上并没有时间、空间这样的实体，牛顿所说的时间和空间其实就是引力场。这样的引力场可以像平面一样平滑，这个时候他所对应的就是牛顿的版本；也可以波动起伏，我们所说的引力波就是如此，它会收缩与膨胀。而所谓时钟变慢，就是因为那里的引力场较弱，时钟变快，则是那里的引力场较强的缘故。

在相对论之后建立起来的量子力学，进一步推翻了我们脑海中的时间观念。量子力学有三个基本的发现：第一，分立性。时间不再是连续的，而是像光一样，是一份一份的，只能取特定的值。当然，这只有在极小的时间层面上，才能看到它的这种量子效应，这个时间称之为“普朗克时间”，它的数值为5.39×10^-44秒。平常的工作和生活中我们不会遇到这样小的时间，所以体验不到其量子性。第二，不确定性。在量子效应的层面上，我们无法准确预测原子核外的一个电子某一时刻会出现在哪儿。没有统一确定的时间，不同的实体有属于自己的时间，一个事件可以同时在另一事件之前与之后发生，这是多么不可思议的事情。第三，关联性。你对微观粒子施加的任何作用，都会影响它的轨迹和时间，在广袤的宇宙中，没有我们可以合理地称为“当下”的东西。决定时间长度的物理基础不是一个区别于世界其他组成部分的独立实体，而是动态场的一个方面。它会跳跃、涨落，只在相互作用时实体化，在最小尺度之下无法被发现……

我们过去总是将世界看作是由物体、物质、实体这一类东西所构成的，但随着相对论和量子力学的发展所带来的时间概念的毁灭，我们会发现，世界并不是物体的集合，而是事件的集合。

物体与事件的区别在于：物体在时间中持续存在，而事件的持续时间有限。一个家庭不是物体，而是关系、事件、感受的集合。一个人呢？当然也不是物体，它是食物、信息、光、语言等进进出出的复杂过程……它是社会关系、化学过程、情感交流网络中的一个结点。

牛顿力学、麦克斯韦方程组、量子力学等，都告诉我们事件怎样发生，而非事物是什么样的。通过研究生物的演化与生存，我们理解了生物学。通过研究人与人交往、思考的方式，我们才理解心理学（只有一点点，并不多）……通过形成过程而非存在，我们理解世界。“物体”本身仅仅是暂时没有变化的事件。

即使那些最“像物体”的物体，也只不过是很长的事件。最坚硬的石块，根据我们所学的化学、物理学、矿物学、地质学、心理学，实际上是量子场的复杂振动，是力瞬间的作用，是粉碎重归尘土前短时间维持原状、保持平衡的过程，是星球元素间相互作用的历史中短暂的篇章，是新石器时代人类的痕迹，是一群孩子使用的武器，是一本关于时间的书中举过的例子，是本体论的隐喻，也是世界被分割出的一部分……

三、时间究竟是什么

基本方程中“时间”的消失并不意味着世界会静止不变。恰恰相反，这意味着变化普遍存在，无须被时间所指挥；无数事件不必有序排列，或沿着单一的牛顿时间轴，或遵循爱因斯坦精妙的几何学。世界的事件不会像英语那样形成一个有序的队列，而是会像意大利语那样混乱地挤在一起。整个科学的发展都表明，思考世界的最佳方式应该基于变化，而非不变。不是存在，而是生成。

变化普遍存在，必然就会导致变化前后的状况不一样。在物理学上，有一个非常重要的物理概念——“熵”，这是一个和能量同等重要的物理概念，用于对变化状态的描述。简单的说，熵反映的是一个系统的混乱程度，一个系统越混乱，其熵就越大；越是整齐，熵就越小。物理学中熵增加原理，指的是一个孤立系统内的自发过程，都是从朝越来越混乱的方向发展，意思是向熵增加的方向发展。宇宙从大爆炸开始到现在的演变历程，就是一个熵不断在增加的历程。

熵在过去比较低这一事实导致了一个重要结果，它对过去与未来之间的区别十分普遍也很关键：过去会在现在留下痕迹。痕迹到处都有。月球上的坑证实了过去的冲击，化石展现出很久以前生物的模样，望远镜可以证明星系在过去有多远，书本记载着我们的历史，我们的脑海中充满记忆。存在的是过去的痕迹，而非未来的痕迹，仅仅是因为过去的熵较低。不可能有其他原因，因为过去与未来之间区别的唯一来源就是过去的低熵。

痕迹的存在让我们的大脑可以创造大量过去的地图，未来却没有与此相似的东西。这一事实是我们能够在世界上自由活动这种感觉的根源：在不同的未来之间做出选择，虽然我们无法对过去做些什么。

还有一种时间就是所谓的意识心理时间，就是我们日常感到的“时间感觉”，我们觉得自己正从过去走向未来，人总是觉察到并记得过去而不是将来。至于为什么是一样的，因为在我们的知觉形成过程中受到热二定律的影响，当然也许是因果关系影响了我们对原因的学习探求过程，从而形成这种知觉。时间开启了我们通向世界的有限通道。对我们这些大脑基本上由记忆和预见构成的生物而言，时间就是我们与世界相互作用的形式——它是我们身份的来源。

我们开始发现我们就是时间。我们就是这个空间，这个在神经元连接里由记忆的痕迹开启的空地。我们是记忆，我们怀旧，我们期许着不会到来的未来。由记忆与预期开启的空地就是时间：有时是痛苦的来源，但终究是一份巨大的礼物。

《时间的秩序》  [意]卡洛·罗韦利/著  杨光/译  湖南科学技术出版社  2019.06