時間從何而來？為什麼我們會感覺時間在流動？

　　2018年11月22日 08:52 新浪科技

　　

　　導語：保羅·戴維斯（Paul Davies）的內心充滿了各種各樣的問題。作為亞利桑那州立大學的物理學家，他研究的領域涉及很廣，從抽象的理論物理學和宇宙學，到更加具體的天體生物學——對地球以外生命的研究。近日，Nautilus網站與保羅·戴維斯進行了一次對談，並自然而然地談到了時間，這是他長期以來很感興趣的課題。以下就是這次談話的部分記錄。

　　時間流動是真實的還是一種假象？

　　時間流動是一種假象，而且真誠地說，我不知道有多少科學家和哲學家會對此持有異議。之所以說它是假象，是因為如果不這麼認為，那所謂時間在流動到底是指什麼呢？當我們說某種東西像河水一樣流動，意思是某時某刻河流的一部分在之前的某個時刻處於另一個位置。換句話說，河水會隨時間而運動。但是，時間無法隨時間運動——時間就是時間。許多人在思維上犯了一個錯誤，認為時間不會流動的說法意味著沒有時間，時間不存在。這太荒謬了。時間當然存在。我們用鐘錶來測量它。鐘錶測量的不是時間的流動，而是測量時間的間隔。當然，不同事件之間存在著時間間隔；這正是鐘錶所測量的。

　　時間流動的印象從何而來？

　　我想要做個類比。假設我站著，旋轉幾圈后停止。然後我就會有一種壓倒一切的感覺，覺得整個宇宙都在旋轉。我感覺到旋轉，但我知道宇宙並沒有旋轉。類似的，我感覺時間在流動，但當然，我知道它並沒有流動。而且，有可能對這一假象的解釋與大腦中某些東西有關，並且與記憶（比如放下某段記憶）存在聯繫。因此，這是我們的一種感覺，但不是時間本身的性質之一。

　　人們思考的另一件事是：他們認為否定時間的流動就在否定時間對於世界的不對稱性。當然，世界上的事情都遵循一個方向序列。把雞蛋丟到地上，它就會破裂。你不會看到雞蛋重新組裝起來。地震后建築物會傾倒，而它們不會自動從碎石堆中重新崛起。日常生活中還有許許多多這樣在時間中不對稱的例子；這是世界本身的性質。這不是時間的性質，而對此的解釋可以追溯到非常早期的宇宙及其初始條件。那就是一個完全不同且值得尊重的課題了。

　　時間會不會流動。那是哲學的一部分。

　　時間是宇宙的根本嗎？

　　時間和空間是我們制定當前所有宇宙理論的框架，但還存在一些疑問，它們是否可能是宇宙中後來出現，或者說次要的特性？或許宇宙的法則根本上是根據某種「前空間」和「前時間」制定的，而這些「時空」來自某種更加基礎的東西。

　　現在，很明顯，我們在日常生活中經歷的是一個三維的世界和一維的時間。但是，回到大爆炸的時候——我們並不知道宇宙如何在大爆炸中誕生，但我們認為量子力學可能與此有關——可能就是我們所說的經典時空的概念，一切似乎都有明確的定義，也許這一切都已經終結。因此，也許不僅僅是物質世界和能量，甚至時空本身也是宇宙早期階段的特殊產物。我們不知道。這項工作還有待研究。

　　所以時間可能是後來產生的？

　　在我的職業生涯開始之前，有關時空是後來產生的，是次要特徵——來自某種更加原始，或者說某種在我們對自然的描述中處於基礎位置的東西——的說法一直縈繞在我們周圍。美國理論物理學家約翰·惠勒（John Wheeler）相信這一說法，並在20世紀50年代為此撰文，稱存在某種前幾何學促成了幾何學的出現，正如原子促成了連續彈性體的出現。人們對這一說法很感興趣。

　　問題在於，我們沒有任何相關的實驗。你可以能為此想象出數學模型，但驗證它們似乎毫無希望。我認為原因在於，大多數人感覺如果存在某種支撐時間和空間的東西，以及任何偏離我們對時間和空間連續認知的概念，可能都只會在所謂的普朗克尺度上表現出來。這一尺度比原子核還小20個數量級，而我們目前最好的儀器只能探測比原子核高几倍的尺度。我們在普朗克尺度上以可控方式進行探測是非常困難的。

　　如果多重宇宙存在，它們是否有一個共同的時鐘？

　　不同觀察者和不同地方的時間相互比較，即使在同一個宇宙中也是一件很微妙的事情。當你談論時鐘的速率是多少時，比如說在黑洞表面附近，那裡時鐘的速率就與地球上的時鐘有很大不同。因此，甚至一個宇宙中都沒有共同的時鐘。

　　但是，如果現在存在一個多元宇宙，無論每一個宇宙是否都具有各自的時間，你都只能在擁有某種信號傳遞途徑的前提下，對兩個宇宙的時間進行比較。這取決於你的多元宇宙模型。現在宇宙學家們提出了很多模型，在其中一個經常談論的模型中，各個宇宙似乎都處於一個膨脹的超級結構——外形上如同泡泡——之中，並沒有能直接比較兩個泡泡之間時鐘差異的方法。

　　在認識時間的最新進展中，你覺得最令人興奮的是什麼？

　　我對一個實驗室在時間感知方面所做的工作尤其感興趣，因為我認為他們有能力在接下來幾年裡很快做出成果。例如，在一些著名的實驗中，人們顯然是在特定時刻自由做出了決定，但後來發現，這些決定其實是在稍早之前做出的，表明他們自己對時間以及在那段時間內行為的感知在事件過後經過了某種編輯。當我們觀察世界的時候，我們看到的是一個明顯連貫和流暢的敘事，但實際上，大腦會不斷受到來自不同感官的數據轟炸，並將其綜合在一起。大腦將信息整合，然後呈現出一種連貫的敘事，似乎這就是我們感知到的世界本身。於是，我們就有了這樣一種印象，覺得我們主導一切，一切都很順利。但是，事實上，大部分世界都是在事件之後重建的某種敘事。

　　當然，尤其令人震驚的是看到人們做出合理反應的速度，要比思考的速度快得多。你只需想象一個鋼琴演奏者，或者一個網球運動員，你就能明白他們不可能做出有意識的決定——「那個球正以這個方向飛過來；我最好移動到那裡擊球」。信號到達大腦，然後從大腦再發出信號到運動系統，做出反應，這段時間太長了。然而，他們依然會有一種壓倒一切的印象，覺得自己是在實時地觀察世界，並且掌控著一切。我認為這些都是非常吸引人的東西。

　　就基礎物理學而言，關於時間有什麼特別新的發現嗎？

　
　　我認為答案是並不見得。確實有一些新的觀點出現。我認為仍然是基礎性的問題；我們已經談論了其中一個問題：時間是后出現的性質，還是基礎性質？還有時間箭頭的終極起源問題，即世界在時間上的不對稱性，仍然存在爭議。我們知道必須追溯到大爆炸，但還有各種沒有完全解決的問題縈繞在周圍。不過，從時間測量或任何暴露時間本質的角度來看，這些都是某種空想的哲學性或理論性的問題。

　　當然，我們總是期待做實驗的同事們改進時間的測量。在某些階段，測量手段將變得足夠好，我們毫無疑問將看到某些奇特的現象出現。還有一個突出的根本問題，即儘管物理定律大部分情況下在時間上是對稱的，但是在某些情況下，有一組過程必須與弱相互作用有關，此時這種時間反轉的對稱性會出現少量明顯的基礎性崩潰。這一過程似乎發揮了重要作用，並且整合到了更廣大的宇宙拼圖中。我認為有些東西依然在發揮著作用。因此，粒子物理學領域還需要進行更多實驗，或許才能解開這個時間反轉的不對稱性難題。（任天）