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从此刻到永恒

想象一个没有过去和未来、时间是幻觉、人人不朽的宇宙。欢迎来到那个世界,物理学家朱利安·巴伯说。

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在南纽因顿(South Newington),一个被连绵起伏的绿色山丘环绕的僻静村庄,位于英国牛津以北约20英里处,时间似乎静止了。镇上教堂里1000年历史的洗礼池、茅草屋顶的房屋以及狭窄小巷旁整洁的花园,似乎都未曾被时间的流逝改变。在一个温暖的夏末午后,朱利安·巴伯,一位对时间本质有着非凡见解的理论物理学家,站在教堂钟楼的屋顶上,指向他与古老教堂接壤的家,名为大学农场。

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“它看起来几乎和340年前建成时一模一样,”巴伯说。“谷仓也是17世纪的。你周围看到的所有房子几乎都是1640年到1720年左右的。那座又长又低的房子是我长大的地方,那是我父母的房子。它的历史可以追溯到1710年到1720年左右。”整个场景如此宁静,让人不禁想象巴伯的童年之家,以及村庄和周围的风景,在接下来的340年里都将保持不变。

这种彻底的寂静很适合巴伯,他坚信南纽因顿的静态和谐从地平线延伸到整个宇宙。在他看来,此刻及其所包含的一切——巴伯本人、他的美国访客、地球以及更远处的所有星系——将永不改变。没有过去,没有未来。实际上,时间和运动只不过是幻觉。

在巴伯的宇宙中,每个人生命中的每一个瞬间——出生、死亡以及介于两者之间的一切——都永远存在。“我们活着的每一个瞬间,”巴伯说,“本质上都是永恒的。”这意味着我们每个人都是不朽的。就像济慈的《希腊古瓮颂》中那些永不移动的恋人一样,我们“永远喘息,永远年轻”。我们也永远年迈衰弱,躺在病榻上,坐在牙医的椅子上,和姻亲一起过感恩节,以及阅读这些文字。

巴伯完全意识到一个没有时间的世界听起来多么离谱。“我仍然难以接受它,”他说。但话说回来,常识从来都不是理解宇宙的可靠指南——自哥白尼首次提出太阳不围绕地球旋转以来,物理学家们就一直在颠覆我们的认知。毕竟,当旋转的地球以每小时67000英里的速度在虚空中疾驰时,我们丝毫感觉不到它的运动。巴伯认为,我们对时间流逝的感觉就像地球扁平说协会的信条一样错误。

巴伯四十年来一直致力于研究时间的基本特性。他认为大多数理论物理学家都忽视了这个问题。“鉴于时间是如此迷人的事物,很少有物理学家认真尝试研究时间并准确说明它是什么,这令人惊讶,”他说。“这是一个不寻常的空白。”一开始,巴伯并没有认为自己能对这个话题提出任何新的见解。“我一点也不认为自己有天赋。我努力地做方程式,”他笑着说。“但我对这个主题非常感兴趣,并且发现很少有人真正认真思考过它。”

也许如果不是他独特的背景,巴伯本人可能也无法将近40年的时间投入到这个问题上。与他的大多数同事不同,他不在大学或政府实验室工作——他是世界上少数几个自由职业的理论物理学家之一。尽管如此,他的资历过硬,知名物理学家对他——以及他 unconventional 的想法——都相当重视。

“他有一些疯狂的想法,但在这些基本问题上,他绝对知道自己在说什么,”法国吕米尼理论物理中心的卡洛·罗韦利说。宾夕法尼亚州立大学的理论物理学家李·斯莫林同意道:“巴伯是我认识的少数几个独立发展并成功做出了几件重要事情的人之一,这些事情在传统职业生涯中并不容易做到。”

1968年从科隆大学获得物理学博士学位后,现年63岁的巴伯决定不追随传统的学术生涯,那种不可避免的“发表或死亡”的压力。因此,他通过翻译俄语科学文章来养活妻子和四个孩子,并同时从事物理学研究,每隔几年发表学术论文。在学术界之外,他可以自由探索他对时间的兴趣,而不必担心终身教职或为一项可能看起来深奥的追求而筹集资金。

直到最近,巴伯的挑衅性工作鲜为人知,只在少数物理学家圈子内流传。今年早些时候,他的最新著作《时间的终结》出版,情况发生了变化,他在书中提出了一个宇宙中时间不起作用的论点,尽管所有迹象都与此相反。

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巴伯的核心论点是,对时间真实性的错误信念阻碍了物理学家实现他们的最终目标:将量子力学的亚微观原子世界与广义相对论的浩瀚宇宙世界统一起来。问题在于,每种理论都提供了截然不同的时间概念,物理学家们根本不知道如何调和这两种观点。除非他们做到这一点,否则他们永远不会有一个涵盖从最小物体到最大物体的无缝宇宙理论。而某些中等大小的物体——人类——也永远无法理解时间和存在的真正本质。

是什么让这两种时间版本如此不同?量子领域的时间根本没有任何显著特性。在量子力学理论中,时间基本上被认为是理所当然的;它只是在背景中规律地滴答作响,就像在我们自己的生活中一样。就像体育赛事中的时钟一样,它提供了一个无形的框架,事件在这个框架中展开。但在爱因斯坦的广义相对论中并非如此。

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为了描述最大尺度的宇宙,爱因斯坦必须将时间和空间编织成宇宙的结构。因此,在广义相对论中,没有无形的框架,没有宇宙之外的时钟来测量事件。怎么会有呢?时间和空间结合在一起会产生奇怪的结果:空间和时间围绕恒星和其他大质量物体弯曲,使光线偏离直线路径。在黑洞附近,时间似乎会减慢甚至完全停止。

巴伯并非唯一认识到广义相对论和量子力学中时间图景根本不兼容的人。世界各地的理论物理学家,受诺贝尔奖梦想的激励,都在为这个问题绞尽脑汁。但巴伯采取了或许是最非正统的方法,他提出解决这个难题的方法是将时间完全排除在描述宇宙的方程之外。自他了解到一位名叫布莱斯·德威特(Bryce DeWitt)的年轻美国物理学家令人困扰的数学绝技以来,他已经着迷于这个解决方案十多年了。

德威特在著名美国物理学家约翰·惠勒的帮助下,于1967年提出了一个似乎将量子力学与广义相对论融合在一起的方程。他通过将量子力学中描述原子和分子相互作用的原理应用于整个宇宙,完成了一项令人费解的壮举,这有点像试图让骑师的服装适合迈克尔·乔丹。

具体来说,德威特借用了以创造者奥地利伟大物理学家命名的薛定谔方程。在其原始形式中,该方程揭示了电子的排列如何决定原子和分子的几何形状。经德威特修改后,该方程描述了整个宇宙的不同可能形状以及其中所有事物的位置。薛定谔的量子版本与德威特的宇宙版本方程之间主要区别——除了所涉及事物的规模——在于原子会随着时间与其他原子相互作用并改变它们的能量。但宇宙除了自身之外没有任何可相互作用的事物,并且只有固定的总能量。由于宇宙的能量不随时间变化,解决被称为惠勒-德威特方程的许多方法中最简单的一种就是消除时间。

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大多数物理学家都拒绝这种解决方案,认为它不可能描述真实的宇宙。但包括巴伯和史蒂芬·霍金在内的一些受人尊敬的理论家认真对待德威特的工作。巴伯将其视为通向真正万物理论的最佳途径,尽管它隐含着我们生活在一个没有时间、运动或任何形式变化的宇宙中的惊人含义。

在牛津基督教堂学院的草地上与朱利安·巴伯漫步时,时间和运动似乎是毋庸置疑的。高耸的积云在头顶漂浮,微风轻拂。孩子们在同一个田野里奔跑喊叫,爱丽丝·利德尔(Alice Liddell),那个激发了刘易斯·卡罗尔创作《爱丽丝梦游仙境》的女孩,也经常在那里玩耍。怎么可能没有时间,没有运动呢?巴伯高瘦的身躯坐进草地,准备向又一位怀疑论者做一番漫长的解释。他从一个看起来最直接的命题开始:时间无非是物体位置变化的度量。摆钟摆动,时钟指针前进。他认为,物体及其位置因此比时间更基本。宇宙在任何给定瞬间都只是由许多不同位置的许多不同物体组成。

这听起来很合理,正如一位思想深刻的绅士如巴伯所言。但他论点的下一部分——他的观点的核心——则更难让人接受:宇宙的每一种可能配置,过去、现在和未来,都独立且永恒地存在着。我们不住在一个随时间流逝的单一宇宙中。相反,我们——或者说我们许多略有不同的版本——同时生活在无数静态、永恒的画面中,这些画面包含了宇宙在任何给定时刻的一切。巴伯将这些可能的静物配置中的每一个都称为一个“此刻”。每一个此刻都是一个完整的、自给自足的、无时间性、不变的宇宙。我们错误地认为此刻是转瞬即逝的,而实际上每一个此刻都永远存在。因为“宇宙”这个词似乎太小,无法涵盖所有可能的此刻,巴伯为此创造了一个新词:柏拉图尼亚。这个名字是为了纪念古希腊哲学家,他认为现实是由永恒不变的形式组成的,尽管我们通过感官感知的物理世界似乎在不断变化。

在知道会有一连串问题打断他之前,巴伯继续强调他的观点。他将自己的现实观比作电影胶片。每一帧都捕捉了一个可能的“此刻”,其中可能包括草叶、蓝天中的云朵、朱利安·巴伯、一位困惑的《发现》杂志作家以及遥远的星系。但在任何一帧中,都没有任何东西移动或改变。而且这些帧——过去和未来——在从镜头前经过后并不会消失。

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“这与你回忆生活中的高光时刻的方式相对应,”巴伯说。“你会非常生动地记住某些场景,就像快照一样。我记得有一次,非常悲惨,我不得不去看一个开枪自杀的人。我仍然毫不费力地回忆起开门的情景,他就在楼梯脚下,我看到他带着枪和血在那里。它仍然像一张照片一样印在我的脑海里。我还有许多其他的记忆也采取这种形式。人们有很强的视觉记忆。如果它不仅仅是一张快照,它可能是一些你回忆起来的电影静止画面。想想你最生动的记忆。你不会认为它们只持续一秒钟。你在脑海中把它们看作快照,不是吗?它们不会褪色——它们似乎没有任何持续时间。它们就那样存在,就像一本书的页码。你不会问一页持续多少秒。它不持续一毫秒,也不持续一秒;它就是存在。”

巴伯平静地等待着不可避免的结巴反对。

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那么我们是不是以某种方式从一个“帧”移动到另一个“帧”呢?

不。宇宙的静态排列之间没有移动。宇宙的一些配置只是包含着一点点意识——人类——他们拥有的记忆是被称为过去的“此刻”中内置的。运动的幻觉之所以发生,是因为我们许多略有不同的版本——它们都没有移动——同时存在于物质排列略有不同的宇宙中。我们每个版本都看到一个不同的帧——一个独特的、静止的、永恒的“此刻”。“我的立场是,我们在任何两个瞬间都绝不相同,”巴伯说。“显然,作为宏观的人类,我们每秒钟变化不大。毫无疑问,我们是同一个人。我的意思是,只有极端的疯子才会否认这一点,”他放心地说。“从这个意义上说,我们确实从一个‘此刻’移动到另一个‘此刻’。但你如何能说我们在移动呢?在我看来,并不是完全相同的信息内容,而是几乎相同的信息内容,存在于许多不同的‘此刻’中。”他认为,没有什么东西真正移动。

“让我们意识到自我存在、拥有某种身份的信息内容或意识,只是存在于许多不同的‘此刻’中。有两点将我的立场与人们凭直觉可能认为的不同。首先,‘此刻’不在一条时间线上。它们只是存在。其次,没有任何与运动相对应的事物。我对这一点持非常激进的立场。我是在说‘此刻’真的就像快照一样。运动的印象之所以产生,只是因为这些快照具有极其特殊的结构。”我们就是这种特殊结构的一部分。

尽管他的理论体系看似复杂,但巴伯相信它提供了将量子力学和相对论合并成一个单一宇宙理论的最简单方法。像所有物理学家一样,他坚信数学上优雅的解释往往是真实的,即使它们与常识相悖。“我认为我提出的方法值得认真对待,”他说。“断言它绝对正确将是极其鲁莽和愚蠢的,但这些想法内在逻辑一致。它们非常自然。如果我们要将量子力学和广义相对论结合起来,最简单的方法是什么?我相信就是我提出的这种方式。而且我相信它本质上是布莱斯·德威特在1967年发现他臭名昭著的方程时所发现的方式。”

巴伯站起身,掸掉裤子上的草屑。他要和妻子维蕾娜共进晚餐,边看表边咧嘴一笑。“这就是说没有时间的结果——我有时不得不自嘲一下,”他说。

走在牛津古老的高街上的一家时尚新餐厅,巴伯谈到他的想法如何改变了他对世界的看法。“我认为说世界是在大爆炸中创造的,而且那是一个独特的创造事件,是完全错误的。”巴伯急忙补充说,存在一个包含大爆炸的永恒的“当下”,但他将其视为与高街上这一瞬间并存的无限多个“当下”之一。“不朽无处不在,”他说。“我们的任务是认识到它。”

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物理学界对这些想法有何反应?了解巴伯工作的物理学家都认为,不应贸然否定他的观点。在西班牙的一次物理学会议上,巴伯进行了一次非正式的民意调查。他问有多少物理学家认为时间不会成为宇宙最终、完整描述的一部分。大多数人倾向于同意。

埃德蒙顿阿尔伯塔大学的宇宙学家唐·佩奇,也是斯蒂芬·霍金的常年合作者,那天举起了手。“我认为朱利安的工作澄清了许多误解,”佩奇说。“物理学家可能不需要时间,就像我们之前可能认为的那样。他真正质疑的是时间的基本性质,它的不存在。如果你陷入概念上的混乱,就无法取得技术进步。”奇怪的是,佩奇觉得巴伯可能实际上过于保守。佩奇怀疑,当物理学家最终理清一个关于宇宙的新理论时,时间将不会是唯一的牺牲品。“我认为空间也会消失,”他神秘地说。

像佩奇一样,卡洛·罗韦利也赞扬巴伯迫使物理学家思考他们可能一直认为理所当然的事情。“是时候回归那些宏大问题了,”他说。“我们需要一种新的方式来思考世界。存在重大的哲学挑战,朱利安是其中的一部分。”与此同时,巴伯仍在发展他的理论。他与爱尔兰物理学家奈尔·奥·默恰达(Niall Ó Murchadha)合作,试图提出一种广义相对论的修改,其中不仅时间,而且距离都不起作用。特别是,他的理论将预测宇宙是静态的,而不是膨胀的。物理学家认为宇宙膨胀的主要证据——来自遥远星系的光谱普遍拉伸,即宇宙红移——将被中子星和黑洞的引力效应所解释。

“如果你想要一个极度乐观的设想,”他说,“我和这位爱尔兰人发展出这个理论,做出这个预测,并且它最终与观测结果相符,那么我们真的就成功了。”

巴伯家旁边的教区教堂藏有英格兰最稀有的壁画。其中一幅绘于约1340年的画作,描绘了12世纪大主教托马斯·贝克特(Thomas à Becket)被谋杀的场景,他的信仰与亨利二世国王的信仰发生冲突。壁画捕捉了骑士之剑劈开贝克特头颅的瞬间。鲜血从伤口中喷涌而出。如果巴伯的理论是正确的,那么贝克特殉道的时刻仍然作为宇宙某种配置中的一个永恒的“当下”而存在,正如我们自己的死亡一样。但在巴伯的宇宙中,我们死亡的时刻并非终结;它只是一个无法想象的巨大、冻结结构中无数组成部分之一。我们所有曾经有过和将有的经历都永远固定在那里,像水晶切面一样镶嵌在某种无限、不朽的珠宝中。我们的朋友、我们的父母、我们的孩子永远都在。从许多方面来看,这是一个美丽而令人慰藉的愿景。但问题仍然困扰着我们:这可能真实吗?只有时间会告诉我们。

死后有生命吗?

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朱利安·巴伯确信我们都是不朽的。不幸的是,在一个无时间性的宇宙中,不朽并不像奥林匹斯山上那样享有特权。在巴伯的设想中,我们不像希腊诸神那样永葆青春。我们仍然需要购买人寿保险,并且我们肯定会显得衰老和死亡。而且,与其说死后有生,不如说生与死并存。“我们总是被锁在一个‘当下’中,”巴伯说。我们不穿越时间。相反,每一个新的瞬间都是一个完全不同的宇宙。在所有这些宇宙中,没有任何东西会移动或变老,因为时间不存在于其中任何一个。一个宇宙可能包含你还是婴儿时凝视母亲面容的场景。在那个宇宙中,你永远不会从那个静止的场景中移动。在另一个宇宙中,你将永远只差一口气就面临死亡。所有这些宇宙,以及无限多的宇宙,都永久地并存着,在一个难以想象的巨大和多样性的宇宙中。所以没有一个不朽的你,而是许多个:蹒跚学步的孩子、酷炫的年轻人、年迈的老人。悲剧——或者说这可能是一种恩惠——是没有任何一个版本能认识到自己的不朽。你真的想永远十四岁,等待你的公民课结束吗?

尽管这种无时间世界的景象可能看起来很奇怪,但巴伯认为还有更奇怪的事情值得思考:我们存在的这个事实。“创造以及万物的存在——这对我来说是完全的谜团,”他说。“我们在这里这个事实是完全神秘的。” — T.F.

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巴伯的主页:www.julianbarbour.com。有关巴伯的简要传记和在线访谈,请访问www.edge.org/3rd_culture/bios/barbour.html

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