“现在”毫无意义：时间在我们的宇宙中如何运作

我们通常认为时间是一个简单而基本的事物。它均匀流逝，独立于其他一切，从过去到未来，由时钟和手表测量。在时间的进程中，宇宙的事件以有序的方式依次发生：过去、现在、未来。过去是固定的，未来是开放的……然而，这一切都被证明是错误的。

时间的特征一个接一个地被证明是近似值，是我们视角决定的错误，就像地球的平坦或太阳的旋转一样。我们知识的增长导致了我们对时间概念的缓慢瓦解。

我们称之为“时间”的是复杂结构的集合，是层次的集合。在越来越多的审视下，在越来越深的深度下，时间一层层、一片片地失去了它的内涵。

时间的弹性

让我们从一个简单的事实开始：山上的时间比海平面上的时间过得快。

这个差异很小，但可以用你在网上几千美元就能买到的精密计时器来精确测量。通过练习，任何人都可以见证时间的减慢。有了专业实验室的计时器，研究人员可以在相差仅几厘米的高度之间检测到时间的减慢：地板上的时钟比桌子上的时钟运行得稍慢一些。

不仅仅是时钟变慢了：越低，所有过程都越慢。两位朋友分开，一个住在平原，另一个搬到山里。几年后他们重逢。留在下面的人活得更短，老得更慢，他的布谷鸟钟的摆动次数更少。他做事情的时间更少，他的植物长得更慢，他的思想展开的时间更少。越低，时间就越少。

这令人惊讶吗？也许吧。但世界就是这样运作的。时间在一些地方过得慢，在另一些地方过得快。

令人惊讶的是，也许有人在一个世纪前就理解了这种时间的减慢，那时我们还没有足够精确的时钟来测量它。他的名字，当然是阿尔伯特·爱因斯坦。

在被观察到之前就能理解事物的能力是科学思维的核心。在古代，希腊哲学家阿那克西曼德在船只绕地球航行之前就明白天空在我们脚下延伸。在近现代初期，波兰数学家和天文学家哥白尼在宇航员从月球上看到地球自转之前就明白了这一点。

在取得这些进步的过程中，我们了解到那些对我们来说显而易见的事情实际上不过是偏见。天空在我们上方而不是下方似乎是显而易见的；否则，地球就会掉下去。地球不动似乎也是显而易见的；否则，会造成一切崩溃。时间在各地以相同的速度流逝似乎也同样显而易见。但就像孩子们长大后发现世界不像他们在家里的四面墙内看到的那样，人类作为一个整体也做着同样的事情。

下落的物体

爱因斯坦问了自己一个问题，这个关于引力的问题也许困扰了我们许多人：太阳和地球如何在不接触、不利用它们之间任何东西的情况下“吸引”对方？

他寻找了一个合理的解释，并通过想象太阳和地球不是直接相互吸引来找到它。相反，两者都在逐渐作用于它们之间的东西——空间和时间——就像沉浸在水中某人会排开周围的液体一样改变它们。这种对时间结构的改变会影响物体的运动，导致它们相互“坠落”或引力作用。

现在毫无意义

现在，在遥远的地方发生了什么？例如，想象一下你的姐姐去了比邻星 b，这是一颗最近发现的行星，围绕着一颗距离我们约 4 光年远的恒星运行。你的姐姐现在在比邻星 b 上做什么？

唯一正确的答案是这个问题没有意义。这就好像问，“‘这里’在北京是什么意思？”当我们身在威尼斯时。这没有意义，因为如果我在威尼斯说“这里”，我指的是威尼斯某个地方，而不是北京。

如果你问你身边房间里的姐姐在做什么，答案通常很简单：你看着她，就能知道。如果她离得很远，你就打电话问她在做什么。但要小心：如果你看着你的姐姐，你接收到的光是从她传到你的眼睛的。光需要时间才能到达你——比如说几纳秒，一秒钟的微小一部分。因此，你看到的并不是她现在正在做什么，而是她几纳秒前正在做什么。如果她在纽约，你从利物浦打电话给她，她的声音需要几毫秒才能到达你，所以你所能声称知道的最多是你姐姐几毫秒前在做什么。也许区别不那么显著。

这种“时间结构的改变”是什么意思？正是上面描述的时间减慢。质量会减慢其周围的时间。地球是一个大质量物体，会减慢其附近的时间。在平原上减慢得更多，在山上减慢得更少，因为平原离它更近。这就是为什么留在海平面上的朋友老得更慢。

因此，如果物体会下落，那是因为这种时间的减慢。在时间均匀流逝的星际空间，物体不会下落——它们会漂浮。然而，在我们星球的表面，物体会向下落，因为在那里，时间被地球减慢了。

因此，即使我们无法轻易观察到，时间的减慢仍然具有至关重要的影响：物体因此下落，它使我们能够双脚牢牢地站在地面上。如果我们的脚粘在人行道上，那是因为我们整个身体自然地倾向于时间流逝较慢的地方——而且你的脚的时间流逝比你的头的时间流逝要慢。

这似乎很奇怪？就像看着太阳落下，在远方的云层后面慢慢消失，我们突然想到不是太阳在移动，而是地球在旋转。我们设想我们整个星球——以及我们自己——在向后旋转，远离太阳。

速度与时间

在理解质量会减慢时间之前十年，爱因斯坦就认识到速度会减慢时间。这项发现对我们基本的时间感知的影响是所有影响中最具破坏性的。

事实本身很简单。让我们不把两个朋友分别送到山里和平原，而是让一个人保持静止，另一个人到处走动。

和以前一样，两个朋友经历的时间不同。移动的人老得更慢，他的手表显示的时间更少，他思考的时间更少，他携带的植物发芽需要更长时间，等等。对于所有移动的东西，时间都过得更慢。

但是，要让这种效应变得可以感知，必须移动得非常快。它最早是在 20 世纪 70 年代用飞机上的精密手表测量的。飞机上的手表显示的时间落后于地面上的手表。如今，在许多物理实验中都可以观察到时间的减慢。

甚至在 20 世纪 70 年代得到证明之前，爱因斯坦就已经发现了时间会减慢——那时他只有 25 岁，正在研究电磁学。

这被证明是一个并不特别复杂的推论。电和磁由苏格兰数学物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的方程很好地描述。这些方程包含通常的时间变量 t，但有一个奇怪的特性。如果你以某种速度旅行，那么对你来说，麦克斯韦方程就不再成立（也就是说，它们不再描述你的测量值），除非你称时间为另一个变量：t´。数学家们已经意识到麦克斯韦方程的这个奇怪特征，但没有人能够理解它的含义。

然而，爱因斯坦却抓住了它的意义。t 是我静止时所经过的时间；t´ 是“你的时间”。也就是说，t 是我的手表静止时测量的时间，而 t´ 是你的手表运动时测量的时间。以前没有人想到静止的手表和运动的手表的时间可能不同。

因此，运动物体经历的时间比静止物体要短：手表显示的时间更少，植物生长得更慢，年轻人做的梦更少。对于运动物体来说，时间会收缩。不仅对于不同的地点没有单一的时间——对于任何特定的地点也没有单一的时间。持续时间只能与物体的运动、给定的轨迹相关联。

“固有时间”不仅取决于你在哪里以及你靠近质量的程度；它还取决于你的移动速度。这本身就是一个足够奇怪的事实，但它的后果非同寻常。抓紧了，我们要起飞了。

但是，如果你的姐姐在比邻星 b 上，光需要四年才能从那里到达你。因此，如果你通过望远镜看她，或者收到她的无线电通信，你所知道的是她四年前在做什么，而不是她现在在做什么。比邻星 b 上的“现在”绝对不是你通过望远镜看到的，也不是你能从她无线电声音中听到的。

所以也许你可以说，你的姐姐现在做的事情，就是你通过望远镜看到她之后四年她将要做的事情？但不行，这行不通。在你通过望远镜看到她之后，在她那里是四年前，她可能已经返回地球，并且（是的！这真的有可能！）可能已经是地球时间的未来 10 年了。但现在不可能是未来……

也许我们可以这样做。如果你的姐姐 10 年前去了比邻星 b，随身带了一本日历来记录时间，我们能认为现在对她来说就是她记录下 10 年过去的时候吗？不，这也行不通：她可能在过了她自己的 10 年之后回来了，但当她回到这里时，这里已经过去了 20 年。那么比邻星 b 上的“现在”到底是什么时候？

事实上，我们需要放弃问这个问题。

在比邻星 b 上没有一个特殊的时刻对应我们这里“现在”所构成的时刻。

亲爱的读者，请暂停片刻，让这个结论慢慢消化。在我看来，这是当代物理学得出的最惊人的结论。

询问你姐姐在比邻星 b 上的生命中的哪个时刻对应“现在”，这根本没有意义。

这就好像在问哪个足球队赢得了篮球冠军，一只燕子赚了多少钱，或者一个音符有多重。这些问题毫无意义，因为足球队踢足球，不踢篮球；燕子不忙着赚钱；声音不能称重。“篮球冠军”指的是一个篮球运动员的队伍，而不是足球运动员。金钱利润指的是人类社会，而不是燕子。“现在”这个概念指的是离我们近的事物，而不是任何遥远的事物。

我们的现在并不延伸到整个宇宙。它就像我们周围的一个气泡。

这个气泡有多远？这取决于我们确定时间的精度。如果以纳秒为单位，那么现在只定义在几米范围内；如果以毫秒为单位，那么现在定义在数千公里范围内。作为人类，我们只能非常困难地区分十分之一秒；我们可以轻易地将整个地球视为一个整体，在这里我们可以像谈论一个瞬间一样谈论现在。我们最多只能做到这一点。

有我们的过去：所有在我们现在所能看到的事物发生之前的事件。有我们的未来：从我们能看到“此时此刻”的时刻之后将要发生的事件。在这过去和未来之间，有一个既非过去也非未来的间隔，仍然具有持续时间：火星上的 15 分钟，比邻星 b 上的八年，仙女座星系上的数百万年。这就是扩展的现在。这也许是爱因斯坦最伟大、最奇怪的发现之一。

世界的本质

我们知识的增长导致了我们对时间概念的缓慢瓦解。我们留下的只有一片空旷、狂风肆虐的荒原，几乎没有任何时间流逝的痕迹。一个奇怪的、陌生的世界，但仍然是我们所属的世界。就像来到高山上，那里只有雪、岩石和天空。一个被剥离到本质的世界，闪烁着一种干旱而令人不安的美丽。我工作的物理学——量子引力——正是试图理解和赋予这个极端而美丽的世界以连贯的意义。一个没有时间的世界。

摘自书籍《时间秩序》(THE ORDER OF TIME)，作者：卡洛·罗韦利。由 Erica Segre 和 Simon Carnell 翻译。版权所有 © 2017 Carlo Rovelli。翻译版权所有 © 2018 Erica Segre 和 Simon Carnell。由 Riverhead Books 出版，Penguin Publishing Group 的一个分支，Penguin Random House, LLC 的一部分。