時間是錯覺嗎？時間只是我們的一種幻覺，一種無知的感受

主宰著你的世界的，

其實是些看不見的東西。

它如影隨形地始終緊跟著你;

它總是滴答不停地在跳動著

你總是可以在內心裡感覺到它。

在日出日落的時候，在你的日常生活里匆匆參加會議、乘坐火車和在做各種事情的最後期限即將到來的時候，你總可以在自己的心臟的跳動中感覺到它的存在。它通過過去、現在和將來的範疇，給我們帶來了生活的先後次序。時間，對我們來說是最為熟悉的。然而，當你試圖緊緊地抓住它的時候，就會發現它只是為一連串層出不窮、難以解釋的疑問。為什麼時間顯得總是在流動，又是什麼使它與空間相區別。時間到底是什麼？這個問題足以使你的神經發毛、噝噝發響，甚至冒煙。

然而，並不是只有你一個人有這樣的感覺。物理學家們一直在努力了解時間究竟是什麼。事實上，他們甚至不能完全肯定時間，到底是否是真的存在。在對宇宙作了更深入的理論探索之後，一些研究人員日益懷疑，時間並非是自然世界的根本性質，而僅僅是我們感知世界的工具。一組研究人員最近發現了量子物理學方法的研究中，它不需要援引時間。這種方法可以為我們鋪平一條沒有時間觀念的「所有理論」的道路。如果這種方法是正確的話，可以表明，如果時間真的只是人們的錯覺，那麼，我們就可能需要重新考慮怎樣來認識宇宙這個最為巨大的系統。

幾十年來，物理學家一直在尋找一種能把描述最為宏觀的引力理論（即愛因斯坦的廣義相對論）和能描述最為微觀的粒子行為的量子力學兩者協調地結合起來的一種新的量子引力理論。其中一個最大的難點在於，它們兩者建立在兩個相互並不兼容的時間觀念之上。加拿大安大略省滑鐵盧園周物理研究所的李·斯莫林(Lee Smolin )說，「我愈來愈相信，時間問題是解決量子引力理論和宇宙學爭論焦點的這兩大問題的關鍵所在。」

根據廣義相對論，時間與空間緊密地結合在一起，形成了四維時空。時間通道不是絕對的，也就是說，沒有一個宇宙的時鐘會讓宇宙的某個時刻在的滴答聲中溜走。正好相反，某個參照體系的框架下的時間，在它進入到下一個框架時，就會起變得與以前不同。一個觀察者所體驗的「認為他所經歷的是時間」；而另一個觀察者的所體驗是「他所經歷的是時間和空間的混合」。對愛因斯坦來說，時間只是一種有用的事物計量單位，但也並沒有什麼特別。

儘管相對論把時間和空間作為一個整體來處理，而量子力學卻把宇宙分成兩個部分：即一個是正在觀察的量子系統，另一個是經典的外部世界。在這分成這兩個部分的宇宙里，時鐘始終通常只存在於量子系統之外。有些事情必須認定。事實上，宇宙是沒有任何外部的。因此根據經典物理學的定義，量子力學應該被放棄；因為在許多情況下，量子力學總是認為時間不是根本性的。例如，20世紀90年代，物理學家朱利安·利巴伯(Julian Barbour )就建議，時間絕對不能存在於量子理論之中。儘管如此，物理學家並不願意拋開量子理論，這是因為已經被證明，量子理論對很多物理現象都能夠做出非常準確的預測。物理學家們需要一種不需要時間觀念的量子力學。

法國馬賽大學的物理學家卡洛·羅威利(Carlo Rovelli)已經發現這一點。在過去的一年裡，他和他的同事們制定了一個方法把來時間上的多量子事件壓縮成為一個可以被描述為沒有參考時間的單一事件。（物理評論，75卷，第084033頁）這是一個令人感興趣的成就。雖然羅威利用來處理時間辦法只是許多種方法中的一種，在量子引力的其他模型上工作的其他研究人員，對這個問題也具有不同的看法，可是幾乎所有研究這個問題的物理學家都認為，時間是找到最終理論一個關鍵性的障礙。羅威利的做法似乎是只差一點就克服這一障礙了。他所用的模型是建築在加州大學聖巴巴拉分校的物理學家詹姆斯·哈特爾(Santa Barbara)的廣義量子力學研究以及羅威利本人在量子系統早期工作的基礎之上的。

羅威利的想法是：假設我們有一個以『自旋』為特點的電子，那麼它的量子屬性取決於人們是沿著什麼方向來測量它，是「向上」還是「向下」？譬如說，我們要做兩次連續的『自旋』測量，一個是在x的方向，另一個在y的方向。其可能結果的概率將依賴於我們執行測量的次序。這是因為一次測量會破壞波函數的不確定狀態，促使它固定在一個固定的狀態上。第一次測量會改變粒子的原來的狀態，它又影響了第二次的測量結果。譬如說，我們已經知道了在x方向電子的『自旋』是「向上」。如果我們現在要在測量了x方向的『自旋』後，馬上就測量y方向的『自旋』。我們會發現原來在x方向上的「向上」沒有變化，可是在y方向上的『自旋』有50比50的「向上」或「向下」的比例而不再確定。然而如果我們先測量y方向上電子的『自旋』，則它對x方向的『自旋』的測量結果同樣也產生了不確定的擾動。也就是說，在兩個測量方向上都會創造出了各有50％變化的概率。

如果我們要重新安排在時間變化方面的概率，我們怎樣才能計算出不用時間作為參考系的事件進展的概率呢？羅威利說，關鍵在於改變「觀察之中的量子系統」和「經典的外部世界」（測量裝置通常被認為是安置在經典的外部世界裡）兩者之間的界線。藉助於這個界線的遷移，我們可以把測量裝置也包含在宇宙的量子系統的那個局部之中。

在這種情況下，我們不再需要問，「電子所具有的『自旋』，它的『向上『或是『向下』的概率各有多少？」 我們要問的問題應改為：「測量裝置處在宇宙中這種特殊的量子系統狀態的概率是多少？」 這時測量裝置就不會再去破壞波函數，而是要把被測量的電子和測量裝置緊密地結合在一起，描述成為一個簡單的波函數，只有整個結構的單個測量才有可能引發某一潛在概率趨向最後坍縮為事實。

那麼此時時間到那裡去了？時間的演變被轉變成在空間中可以被觀察到的事件的相互關係。羅威利說，「可以用一個相類似的比擬，例如，我可以告訴你，我驅車從波士頓出發先經過芝加哥再經過丹佛到洛杉磯。這裡我用的是在時間領域裡，來描述這次旅行事件的。然而我也可以用另一種方法來說明這一件事，那就是我是沿著地圖上的所標出的某條路徑驅車從波士頓驅車到達洛杉磯。這樣我就可以把在發生時間領域裡的事件的測量信息用所觀察到的有相互關聯關係，「但並不存在先後次序的」一系列隨機坍縮事件的詳細信息來代替。打個通俗的比喻，如果每一個潛在概率趨向性的坍縮，都比喻成一張幻燈片，那麼當坍縮連續發生時，我們就會體驗到一個連續的運動影像，並在這個連續關聯中，感受到時間的流動。坍縮的數量越大，你所感受到的時間就流動的越慢。這很類似電影慢鏡頭的拍攝，用攝像機拍攝大量的圖片，然後以低於拍攝量的方式播放。

由羅威利的研究方法所產生的量子力學的正確概率，似乎可以證明他的直覺的合理性，也就是說把宇宙的動力學，描繪成一系列有相互關聯關係的坍縮事件的網路，而不是真有所謂時間的演變。澳大利亞悉尼大學的物理哲學家德·格爾斯(Dean Rickles)說：「羅威利的研究工作使沒有時間的觀點，變得更為可信，更加與標準的物理學觀點相一致。」

把量子力學重新寫成沒有時間觀點的量子力學，再把它同廣義相對論相結合，原來宇宙中是把時間看成基本量的，那時我們再這樣看待宇宙似乎變得不合適了。然而既然時間並不存在，為什麼我們總是這樣殘酷無情地感受到時間存在著呢？究竟時間是不是僅是錯覺呢？

羅威利說，情況確是這樣的，但這裡還有一個物理上的理論解釋。十多年以前，他與數學家阿蘭·孔涅(Alain Connes )同在巴黎的法蘭西學院工作時，就認識到，為什麼沒有時間的現實世界會導致時間觀念的出現呢？他們把他們的設想稱為「熱時間」假設，這種假設暗示著時間只是一種「統計學」效應，與之類似的物理量就是「溫度」的觀念，溫度是以巨大群體分子行為的平均運動效應而出現的。(經典和量子的引力理論，11卷，2899頁Classical and Quantum Gravity, vol 11, p 2899）

可以設想存在於某一容器里的氣體，我們不可能跟蹤每個分子在每時每刻的位置和動量，但是我們具有這個環境里，微觀狀態的總體測量方法。在這個方法之前，我們並沒有「溫度」那樣的概念，而我們所具有的，只是把這個容器中所有微觀分子的行為，做平均化，使之形成一個宏觀的描述。我們可以濃縮關於分子動量的信息，使它成為一個簡單的量，也就是它們的平均值，這平均值，使得我們有了常說的「溫度」的概念。

根據阿蘭·孔涅和羅威利的假設，一般來說也可以用之於宇宙。這時，我們就要跟蹤更多的要素，我們不僅要處理物質的粒子，而且還要處理空間本身以及由此引起的萬有引力。在我們把這個大量的微觀要素平均化以後，那時所出現的宏觀特徵平均值，就不是「溫度」，而是「時間」的概念了。

羅威利進一步說，「時間的流動實際上是不存在的，我們所感到的時間流動只是我們對現實的非常近似的認識。」他還說：「時間只是我們的一種幻覺，一種無知的感受。」

阿曼達·格夫特（Amanda Gefter） 譯者 三言兩語

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