撰文 | Melinda Baldwin
翻譯 | 鄭偉
校對 | 烏鴉少年
理論物理學(xué)家Rovelli說(shuō)明了為什么對于“現在”的想法可能不像我們的大腦讓我們所相信的那么簡(jiǎn)單。
羅韋利于2017年在巴西發(fā)表演講（來(lái)源：Fronteiras do Pensamento，CC BY-SA 2.0）
理論物理學(xué)家卡洛·羅韋利（Carlo Rovelli）因為他在圈量子引力方面的工作而為物理學(xué)家所熟知，圈量子引力是一種將時(shí)空量子化的數學(xué)理論。而他更廣泛的吸引力事實(shí)上來(lái)自于《七堂極簡(jiǎn)物理課》（Seven Brief Lessons on Physics）一書(shū)，這本書(shū)向普通讀者介紹了關(guān)于黑洞的物理學(xué)、廣義相對論以及量子力學(xué)。
在他的新作《時(shí)間的秩序》（The order of Time）中，羅韋利探討了他稱(chēng)之為“也許是物理學(xué)中現存的最大奧秘”, 也就是時(shí)間的本質(zhì)。他提出疑問(wèn)：“為什么我們記得過(guò)去而不是未來(lái)？” “當我們說(shuō)時(shí)間’流逝’時(shí)，這到底意味著(zhù)什么？當我傾聽(tīng)時(shí)間的流逝時(shí)，我又是在聽(tīng)什么呢？”
為了回答這些問(wèn)題，羅韋利帶領(lǐng)讀者進(jìn)行了一趟時(shí)間之旅，向他們講述了關(guān)于時(shí)間，物理學(xué)家知道以及不知道的種種。在《今日物理》（Physics Today, PT）今年刊發(fā)的一篇訪(fǎng)談中，宇宙學(xué)家Anthony Aguirre稱(chēng)贊這本書(shū)“可愛(ài)、富有思想和詩(shī)意”，并認為這本書(shū)“將讓所有讀者都體味到時(shí)間的奧秘?！?/p>
PT：是什么激發(fā)你寫(xiě)一本關(guān)于時(shí)間的書(shū)呢？
羅韋利：在量子引力領(lǐng)域工作時(shí)，一個(gè)人必然會(huì )面對關(guān)于時(shí)間本質(zhì)的問(wèn)題。廣義相對論告訴我們，兩個(gè)事件間隔的時(shí)間是由引力決定的，因此引力的量子行為會(huì )影響時(shí)間?？赡艽嬖诓煌瑫r(shí)間態(tài)的量子疊加，時(shí)鐘也可能處于兩個(gè)不同時(shí)間的量子疊加態(tài)上。所以在我的整個(gè)科學(xué)生涯中，我一直在思考時(shí)間的本質(zhì)，以及由此引發(fā)的諸多問(wèn)題。我認為現在時(shí)機已經(jīng)成熟，是時(shí)候去嘗試綴連起那些點(diǎn)滴的思考，寫(xiě)下我所認為的，關(guān)于時(shí)間我們理解和不理解的一切。
PT：在書(shū)的前言中，你認為“我們知識的增長(cháng)導致了時(shí)間觀(guān)念的緩慢解體”。對于時(shí)間均勻地從過(guò)去流到現在，再流到未來(lái)這一觀(guān)點(diǎn)，有哪些進(jìn)展或發(fā)現對此構成挑戰嗎？
羅韋利：我在書(shū)的第一部分談到了幾個(gè)進(jìn)展。我們知道，在不同的海拔和速度下，時(shí)間以不同的速率流逝。我們知道，物理學(xué)的基本方程并不區分過(guò)去和未來(lái)。而且我們也知道，只有在我們周?chē)鄬苄〉膮^域內，我們對現在的強烈直覺(jué)才是有效的；在浩瀚的宇宙中，并不存在客觀(guān)定義的現在。這些都不是猜測，而是已經(jīng)獲得公認的物理學(xué)。
接下來(lái)是量子引力中的推測性研究，這些研究對時(shí)間的本質(zhì)提出了進(jìn)一步的質(zhì)疑。例如圈量子引力理論的基本方程中不存在時(shí)間變量。這個(gè)理論描述的是物理變量的相對演化，而不是它們隨時(shí)間的演化。
PT：如果宇宙本質(zhì)上是非時(shí)間性的，那么你認為人類(lèi)經(jīng)驗為時(shí)間的現象該作何解釋呢？ 時(shí)間是一種幻覺(jué)嗎？
羅韋利：我不認為宇宙從根本上來(lái)說(shuō)是非時(shí)間性的。這本書(shū)的主要觀(guān)點(diǎn)是，沒(méi)有哪個(gè)關(guān)于時(shí)間的單一概念是正確或錯誤的。我們所說(shuō)的時(shí)間是一個(gè)豐富的、分層的概念，它有很多層次。時(shí)間的一些層次僅僅適用于有限的尺度和有限的范圍。這并不會(huì )讓時(shí)間成為幻覺(jué)。
比如說(shuō)，上和下的區別不是一種幻覺(jué)，但在遠離地球時(shí)這沒(méi)有任何意義。對于星際旅行的宇航員而言，并不存在什么上和下。時(shí)間的許多性質(zhì)與此類(lèi)似，特別是我們人類(lèi)自身關(guān)于時(shí)間的經(jīng)驗的某些方面與大腦工作的具體方式密切相關(guān)，事實(shí)上，我們擁有記憶，我們可以預見(jiàn)未來(lái)，等等。是人類(lèi)的大腦而不是基礎物理學(xué)決定了我們所謂的時(shí)間的流動(dòng)，也決定了我們對于時(shí)間流動(dòng)速度的感知。
PT：你的下一個(gè)研究項目是什么？
羅韋利：我總是有太多的研究項目在同時(shí)進(jìn)行，我現在主要關(guān)注白洞。像黑洞一樣，白洞也是愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的解，但其在時(shí)間上是反演的。我正在研究黑洞通過(guò)變成白洞來(lái)結束生命的可能性。
從黑洞的形成到蒸發(fā)，到轉變?yōu)榘锥?，再到最終消散的時(shí)間，從外部觀(guān)察時(shí)可以非常長(cháng)，但是從黑洞內部測量則非常短。這是我與Eugenio Bianchi以及其他同事在最近的一篇論文[1]中提出的一個(gè)有趣場(chǎng)景，如果這種情形是正確的，那么我們在天空中看到的黑洞其實(shí)是恒星坍縮然后反彈出來(lái)，但是由于引力時(shí)間膨脹，我們看到這個(gè)過(guò)程是以一種極端緩慢的動(dòng)作在進(jìn)行。
PT：我們能觀(guān)測到白洞嗎？
羅韋利：嗯，也許吧。一種假設認為，白洞的形成導致了快速射電暴，也就是射電望遠鏡捕獲到的神秘的超強信號。Francesca Vidotto和我最近提出了另外一種可能性[2]，我發(fā)現非常有意思的是：在黑洞蒸發(fā)的盡頭留下的小的白洞可能是穩定的，而且它們可能是暗物質(zhì)的重要組成部分。
PT：你現在在讀些什么？
羅韋利：《組織形態(tài)學(xué)》（Tectology），一本由Alexander Bogdanov所寫(xiě)的超棒的書(shū)。Bogdanov是20世紀初俄羅斯一位偉大的智者，他的想法預示了控制論、系統論和當代結構現實(shí)主義的諸多方面。（編注：組織形態(tài)學(xué)是Alexander Bogdanov用來(lái)描述包括統一所有社會(huì )、生命和物理科學(xué)的學(xué)科，方法是通過(guò)將這些學(xué)科視作關(guān)系系統，并尋找構成所有系統基礎的組織原則。）
引文
[1]. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/aae550/meta
[2]. https://www.mdpi.com/2218-1997/4/11/127
原文鏈接
https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.4.20190219a/full/?from=singlemessage
《返樸》，致力好科普。國際著(zhù)名物理學(xué)家文小剛與生物學(xué)家顏寧聯(lián)袂擔任總編，與幾十位學(xué)者組成的編委會(huì )一起，與你共同求索。關(guān)注《返樸》（微信號：fanpu2019）參與更多討論。二次轉載或合作請聯(lián)系fanpu2019@outlook.com。
聯(lián)系客服
