时间从未流逝,过去与未来可能只是错觉

保罗·戴维斯

2019年06月14日09:20  来源:科技日报
 

  从确定的过去到有形的现在,再到不确定的未来,我们感觉好像时间在不可阻挡地流逝。时光流逝可能是人类对世界的感知中最为基础的方面,因为我们在内心深处感受到时间在逐渐溜走,这种感觉甚至比我们对物质或者空间的感知更真切。

  然而,这些观点却和一个深刻且令人震撼的悖论冲突:在现有的物理学中,找不到时间流动这个概念。实际上,很多物理学家坚称时间根本没有流动,它仅仅是存在。一些哲学家甚至主张,时光流逝这个概念是无意义的,对时间流动的讨论是建立在一种错觉之上的。

  “时间流逝”概念的不自洽

  在提及“时间的流逝”时,我们究竟在表达什么意思?多年以来,一些哲学家仔细对此进行了考察,得到了一个与物理学家相同的结论:“时间流逝”的概念是不自洽的。毕竟,这种观念类比了物体的运动。人们通过测定物体的位置随着时间的改变,进而谈论物体的运动,比如穿过空间的箭。但是,谈论时间本身的运动是什么意思?它运动时,是相对于什么而言呢?其他类型的运动是把一种物理过程和另一种关联起来,而“时间的流动”则是把时间和自己关联在一起。“时间走得有多快?”这样的问题本身就暴露了时间流逝观念的荒唐,而“每秒钟前进一秒钟”这样的回答也等于什么都没有说。

  在时间中前进,而非时间在前进

  否认时间流动并不是说过去和未来在物理上没有区别。不可否认世界上的事件构成了一种单向序列。比如,一个鸡蛋掉在地板上会摔碎,然而相反的过程,即一个破碎的鸡蛋自发地组成一个完整的鸡蛋绝不会被看到。这是热力学第二定律的一个例子,其表述为封闭系统地熵——可以理解为混乱的程度——会随着时间上升。

  因为自然界中充满了不可逆的物理过程,所以热力学第二定律在这个世界发挥了关键性的作用,导致时间轴上过去和未来两个方向出现了明显的不对称。按照惯例,时间之箭指向未来。但这不意味着时间之箭是“飞向”未来的。就像罗盘指向北方并不表示罗盘向北运动。这两种箭头指示的都是一种不对称性,而不是一种运动。

  什么导致了时间流逝的错觉

  鉴于物理学和哲学中多数对时间的分析都没能发现任何时间流动的迹象,那么留给我们的就是一些谜团。时间在连续地流动——这种根深蒂固的印象是源于何处呢?

  时间的不对称性有两个方面可以让我们产生时间在流动的错觉。

  第一个是过去和未来之间的热力学差异。正如物理学家在过去的几十年所认识到的那样,熵的概念与系统的信息含量是紧密相关的。由于这个原因,记忆的形成是单向过程——新的记忆增添信息并增加了大脑的熵值。我们也许把这一单向性理解为时间的流逝。

  第二种可能是我们对时间流逝的理解与量子力学有某种关系。根据海森堡不确定性原理,自然原本就是非决定论的,它意味着未来是开放的。这种非决定性在原子尺度表现得最为明显,描述一个物理系统的可观测量从一个时刻到下一个时刻通常是未定的。例如,一个轰击原子的电子可能的散射方向有很多个,通常不可能提前预言结果是什么。量子的非决定论意味着对于一个特定的量子态,有很多(可能无限)可供选择的未来。但是,当人类观测者进行测量时,得到的是唯一的结果。在测量时,一个特定的现实从数量巨大的一系列可能性中显现出来。在观测者看来,可能性转化为真实性,开放的未来变成了确定的过去——这正是我们认为的时间流浙。

  牛津大学的罗杰·彭罗斯主张意识、包括时间流动的感觉,可能与发生在大脑中的量子过程有关。尽管研究者没有在大脑中找到类似视觉皮层那样的“时间器官”,但未来的研究有可能确定那些负责感受时间流逝的脑过程。

  那么假如科学家可以找到一种解释,证明时间的流逝只是一种错觉,那将如何呢?也许我们不会再为未来焦虑或为过去悲伤。忧虑死亡变得像担心出生一样无关痛痒。“期待”和“怀旧”可能会从人类的词汇中消失。最重要的,与人类活动如影随行的紧迫感可能会寿终正寝。

  撰文:亚利桑那州立大学超越中心主任 保罗·戴维斯

  翻译:张鉴磊

  来源:环球科学

(责编:赵竹青、吕骞)

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