時間可能並不存在

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時間是什麼？它究竟存在嗎？佛法告訴我們過去留不住，未來抓不住，我們只能活在當下，而這一切總的來說都是虛幻的。這篇文章讓我們從科學的角度去了解時間，與佛教的觀點不謀而合。在這裡推薦給大家。---加措活佛

作者簡介：生物過程工程實驗室，工程學院和醫學研究生學院，山口大學

——它去往何處？這個問題就更不用提了……

Newsflash:Time May Not Exist

Not to mention the question of which way it goes...

作者：提姆·福爾傑

ByTim Folger

作者介紹：

提姆·福爾傑是一位美國科學與自然撰稿人。他是《發現》雜誌的特約編輯，並為其它數家雜誌撰寫科學類文章。自2002年以來，福爾傑一直擔任《美國最佳科學與自然作品》年選的叢書編輯，並於2007年榮獲美國物理科學協會寫作獎。

測量時間，沒人比得上費倫科·克勞茨。在德國加興馬普量子研究所的實驗室里，他測出了人類迄今為止觀察到的最短時間間隔。他還使用紫外激光脈衝監測——原子中電子極其短暫的量子躍遷。他探測到的事件持續了約100阿秒，或10-16秒（即10的16次方分之一秒；1阿秒=10-18秒）。為了看得更清楚，想像將100阿秒當作一秒，那麼，一秒鐘就相當於三億年。

但即使是克勞茨的研究，也遠遠沒有觸摸到時間的最小尺度。有一個稱為「普朗克尺度」的時間界限，與其相比，阿秒也漫長如劫。它標誌著已知物理學的邊緣。在這一界限內，空間距離和時間間隔如此之短，以至於時間和空間的概念都開始站不住腳。普朗克時間為10-43秒（即10的43次方分之一秒）——這是有物理意義的最小時間單位，比一阿秒的萬億分之一的萬億分之一還要短。再短下去是什麼？——時間已無從尋覓。至少目前是這樣。

為了理解短於普朗克尺度的時間所做的諸多努力，引出了物理學上一個十分奇怪的分界線。簡而言之，這個問題就是：在物理實在最基本的層次，時間可能不存在。如果這樣，那麼時間是什麼？為什麼在我們自身的體驗中，它又是如此明明白白且霸氣十足地無所不在？「在當代物理學中，時間的含義是一個極難說得清的問題。」牛津大學一位物理學哲學家西蒙·桑德斯說道：「情況如此尷尬，以至於上上策就是自稱為不可知論者。」

時間的難題在一個世紀以前就產生了。當時愛因斯坦的廣義和狹義相對論摧毀了「把時間作為一個普適（即與參考系無關）不變數」的觀念。其後果之一就是，過去、現在和未來不再是絕對的。愛因斯坦的理論也在物理學上撕開了一個裂口，因為廣義相對論（描述引力和宇宙大尺度結構）的定律和量子物理學（支配微觀領域）的定律看起來不相容。大約四十多年前，當時在普林斯頓大學的著名物理學家約翰·惠勒和在北卡洛萊那大學的布萊斯·德維特（現已故）共同推出了一個非比尋常的方程式，為統一相對論和量子力學提供了可能的框架。但是惠勒-德維特方程式一直頗受爭議，其部分原因在於，在我們對時間的認識上，它又添加了一個更令人困惑的難解之處。

「我們發現時間從惠勒-德維特方程式中消失了。」法國馬賽地中海大學的物理學家卡洛·羅威利說：「它是眾多理論家們一直困惑的問題。這可能是，思考量子實在的最佳方式就是——放棄時間的概念。也就是說，對宇宙的基本描述必須不涉及時間。」

迄今無人能成功使用惠勒-德維特方程式來整合量子理論和廣義相對論。儘管如此，仍有占相當比例的少數物理學家相信（包括羅威利），一個能成功整合20世紀這兩大物理傑作的理論，所描繪的必定是一個在究竟上不存在時間的宇宙。

時間或許不存在，這一可能性是物理學家們熟知的「時間難題」。它也許是最大的，但卻遠非唯一的時間謎題。屈居第二的是以下這一奇怪事實：物理學定律沒有解釋，為什麼時間總是指向未來。所有的定律——無論是牛頓、愛因斯坦還是匪夷所思的量子定律，如果時間倒流，也同樣成立。就我們已知的範圍，時間是單向的過程；雖然沒有法則去限制它，但它從不倒流。

麻省理工量子力學工程師賽斯·勞埃德說：「為什麼我們有這麼明確的單向時間之矢的概念，這相當神奇。」比如：當我問他現在是幾點鐘時，他總是回答「真讓你問住了，行了吧？」。對此通常的解釋是：「為了說明一個系統發生的情況，你不但需要確定它所遵循的物理定律，而且還要給出初始或終止的條件。」

時間不是脫離宇宙而存在的某個東西。宇宙之外沒有鐘錶的滴答聲。我們大多數人對時間的看法往往和牛頓一樣：「絕對、真正和數學般的時間，自行地、以自具之本性，均勻地流動著，不管其外發生了什麼。」但是正如愛因斯坦已證明的內容，時間是宇宙結構的一部分。和牛頓的信念相反，我們普通的鐘錶所測量的，並不是與宇宙無關的某種東西。勞埃德說，事實上，鐘錶根本不能測量時間。

「最近我去了博爾德的國家標準與技術研究所（註：這個研究所是一個政府實驗室，是校驗全國時間的原子鐘所在地。）。」勞埃德說：「我說了『你們的鐘測量時間好准』之類的話。他們告訴我『我們的鐘不測量時間』。我心想，哇，這些傢伙真謙虛。但是他們說『不是，是時間被規定為是我們的鐘所測量的東西。』還真的是這樣。他們規定了全世界時間的標準：時間被規定為是他們的鐘咔噠作響的次數。」

無時間宇宙理論的倡導者羅威利說過，國家標準與技術研究所的計時人員沒有搞錯。而且他們的觀點與惠勒-德維特方程式一致。「我們從未真正看到時間。」他說：「我們看到的只是鐘錶。如果你說某個對象在（隨著時間）移動，你真正說的是：當你的錶針走到這兒，這個對象也相應走到了某某位置，諸如此類等等。我們說我們用鐘錶測量時間，但是我們看到的只是鐘錶指針的位置，不是時間本身。和其他物理量一樣，鐘錶指針的位置也是一個物理量。所以在某種意義上，我們是在欺騙，因為我們真正觀測的，是一個物理量和另一個物理量之間的對應關係，或稱為函數關係，但是我們將一切事情表述成好像是在時間裡展開的。」

「惠勒-德維特方程式中所發生的事情就是，我們必須停止再玩這種遊戲。我們不再引進時間這一自身都無法觀察的人造變數，替代這一做法的是，我們應該只去描述變數彼此之間的關係。這裡的問題是，時間是現實的一個基本屬性，或者僅僅是事物的宏觀表象？我會說，它只是一個宏觀效應。它是個只在大尺度事物上才能出現的東西。」

羅威利說的「大尺度事物」，是指任何遠遠大於神秘的普朗克尺度的東西。目前，尚沒有一種物理學理論，能夠完整地描述低於普朗克尺度的世界是什麼樣子。有一種可能性是，如果物理學家能想出辦法，把量子理論和廣義相對論統一起來，空間和時間將會由量子力學的某種修訂版本來描述。在這樣的理論中，空間和時間不再是光滑和連續的。相反，它們將由不連續的碎片（物理學行話稱為量子）組成，就像光是由一個個被稱為光子的單獨能量束組成的一樣。這些東西將是空間和時間的基本構築單元。想像空間和時間由別的東西組成並非易事。如果空間和時間的構築單元不存在於空間和時間之中，那麼它們存在於何處呢？

如羅威利解釋的，在量子力學中，一切物質具有各種能量的粒子，也同樣可以描述為「波」。波有一種不同尋常的性質：無限數量的波可以存在於同一位置。如果有朝一日時間和空間被證明是由量子組成，這些量子可以以全部堆疊在一起的形式存在於一個零維的點。「在這種圖像中，空間和時間在某種意義上消融了。」羅威利說：「空間已不復存在。剩下的只有量子一族，它們一個堆疊於另一個之上，而不是以浸於空間之中的方式居住著。」

羅威利一直和巴黎法國大學的世界頂尖數學家艾倫·科納合作研究這一概念。他們共建了一個框架，以揭示我們感受為時間的那個東西，如何能夠從一個更為基本的、無時間的實在中浮現出來。羅威利是這樣描述的：「時間可能是一個粗略的概念，它只在大尺度情況下出現——有點像『水面』的概念，只在宏觀層次上有意義，但在原子層次，『水面』失去了確切的含義。」

羅威利意識到，他的解釋可能只是加深了時間的神秘性，他是這麼說的：有很多知識，現在我們認為理當如此，同樣也曾被認為令人迷惑不解。我知道，這種圖像並不直觀，但這就是基礎物理學要做的事——找到新的對世界的理解方式，提出來並加以驗證。我想，當伽利略說，地球在飛速旋轉，這在那個時代也同樣完全無法理解。哥白尼的空間不同於牛頓的空間，牛頓的空間也不同於愛因斯坦的空間。我們總是一點一點地學到更多。

舉一個例子，愛因斯坦在他的革命性的時間觀中找到了安慰。1955年3月，當他的終生好友米歇爾·貝索去世時，他寫了一封信安慰貝索的家人：現在，他只是比我們先一步離開這個奇怪的世界。這算不上什麼。相信物理學的人會明白，過去、現在和未來的區分，只不過是一個頑固持續著的錯覺。

羅威利感覺到又一次時間學上的突破即將來臨。他說：「1905年愛因斯坦發表的論文，轉瞬之間就改變了人們對時空的認識。我們再次身處類似的情況。」最終，當塵埃落定，時間——不管它可能是何物，或許甚至——比愛因斯坦所能想像的還要奇異、虛幻。

翻譯：圓往

一校：劉丹

二校：圓直圓故圓航·慧

終審：圓恩