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伟大头脑 No.67 Julian Barbour
如果时间不存在呢?
如果时间真的只是幻觉,那么为什么世界中的一切——从浪花的消散、恒星的衰老,到人的出生与死亡——都如此坚定地朝着同一个方向展开?
正是在这个看似矛盾的问题上,朱利安·巴伯在他的新书《时间新史》中,完成了一次耐人寻味的转身。
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这个长期被视为“否认时间存在”的物理学家,并没有简单地推翻自己,而是把问题推进得更深:即便在一个基本层面“无时间”的宇宙中,时间的方向感——时间之箭——为何如此真实、如此普遍、如此不可逃避?
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朱利安·巴伯对时间的痴迷始于1963年10月18日。
那时26岁的他刚从剑桥大学数学专业毕业,正搭乘火车前往德国巴伐利亚阿尔卑斯山,与朋友计划攀登德国第三高峰瓦茨曼峰。车上手里的报纸摘要,介绍了英国物理学家保罗·狄拉克的一篇文章。
文章中,狄拉克质疑四维对称性是否是物理现实的基本特征。巴伯后来回忆说,这段内容是在拆解爱因斯坦关于“三维空间加一维时间”的传统观点,试图寻找更深层的真理。
第二天早晨,巴伯起床时头疼欲裂,告诉朋友他无法继续爬山,只好让朋友独自上山。他独自坐着,陷入了一个问题:“什么是时间?”
巴伯原以为这个问题来自狄拉克的文章,但后来重读才发现,文章中根本没有提出这个问题。他戏谑地说,“那里压根没有一句狄拉克在问时间是什么。我一定是自己凭空想出来的,这样才有信心去挑战它。大概我想,如果这是狄拉克说的,那一定值当我去认真对待。”
这个关于时间本质的问题之大,使得巴伯无法完全“拥有”它,却足够支配他一生的事业。1999年,他出版了第一本关于这一主题的著作《时间的终结》,在书中他宣称时间是一种幻觉——在描述宇宙如何运行的基本理论中,时间之概念并不存在。
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该书被评论为“挑衅性十足”和“引人入胜”。在 纽约时报 上,物理哲学家西蒙·桑德斯称其为“一部杰作”。但巴伯最令他欣喜的反馈,来自提出“黑洞”这一术语的伟大物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒。惠勒曾说:“如果柏拉图和亚里士多德读过这本书,他们今天仍会为之争论不休。”
2020年,他出版了 《时间新史》——这是他自《时间的终结》之后的第一部书。书名(外文版THE JANUS POINT)借用了罗马神雅努斯的形象,这位神祇有两个头,一个面向过去,一个面向未来。巴伯的论点是,大爆炸(他称之为“雅努斯点”)在两个方向上播撒了时间之流,使得时间“不再只有从过去到未来的单一方向,而是有两个方向:从共同的过去(雅努斯点)向远去的两个未来延展。”
时间向前流逝,这是每个人最直接、也最难被质疑的经验。这不仅是主观感觉,更是可观测的事实。所有过程,无论发生在地球一隅还是遥远星系,无论是在久远的过去还是此时此刻,都沿着同一个方向展开。
人不会逆生长,恒星不会返老还童,浪花拍岸之后只会化为泡沫,而不会重新聚合成完整的波峰。电影一旦倒放,因果关系立刻显得荒谬——潜水员不是跃入水中激起水花,而是在水花消失时“破水而出”。
这种普遍而一致的方向性,正是巴伯在《时间新史》中反复强调的核心事实:时间是有箭头的。比起其他许多科普作品或作家,巴伯只在他认为“真的有话可说”的时候才出版,这本身就值得去聆听。
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在《时间新史》中,巴伯系统梳理了三种尤为重要的时间箭头。
第一种,也是最贴近生活、最具决定性的,是趋向平衡的时间箭头。
当你用手指搅动一杯水,波纹会迅速出现;移开手指后,波纹又会逐渐消退,水面回归平静。这个过程不可逆——水不会在无人搅动的情况下自行恢复波纹。更关键的例子是热平衡:热咖啡会冷却到室温,人体会在寒冷环境中散失热量,而不是反过来。这种向平衡状态发展的趋势,构成了我们日常经验中最坚固、也最直观的时间方向。
第二种时间箭头与推迟波有关。
向池塘中投掷一块石头,水波从入水点向外扩散;我们永远不会看到水波先在岸边汇聚,再“喷出”一块石头飞回手中。无线电、电视信号同样如此:它们从发射源传播到接收端,而不是逆向而行。这种“先有因、后有果”的传播方向,深深嵌入了我们对因果关系的理解。
第三种时间箭头则来自量子力学。
在“薛定谔的猫”这一著名思想实验中,系统在被观测之前处于多种可能性的叠加态,而一旦观测发生,波函数便坍缩,结果不可逆地确定下来。无论对量子测量的解释多么复杂,现实中我们从未见过坍缩“反向发生”。
值得注意的是,“时间箭头”这一概念最早由英国天体物理学家阿瑟·爱丁顿在20世纪20年代提出。他关注的,正是与平衡和不可逆性相关的方向性。巴伯在《时间新史》中继承并扩展了这一传统,把不同层面的时间箭头视为同一深层结构的不同显现。
这也正是这本书最具颠覆性、却又最耐人寻味的地方。巴伯并没有放弃他一贯的立场——在最基本的物理描述中,宇宙可能并不“在时间中演化”。
但他承认并认真对待一个事实:时间之箭不是幻觉,它是宇宙结构本身的一种结果。换言之,时间的方向性并不来自时间“流动”,而是来自宇宙整体状态的非对称性。
巴伯在《时间新史》转向一个更深的问题:也许真正需要解释的,从来不是“时间为什么流动”,而是“为什么世界具有不可逆的结构”。
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从人生经历来看,这种“逆流而行”的思考方式并不偶然。巴伯长期远离主流学术体制,作为独立研究者在英国乡村独自工作,不追逐项目周期和论文节奏。他的一生,几乎与他所研究的主题形成了奇妙的对照:在一个被效率和时间表支配的世界里,他选择以极慢的方式,反复凝视时间本身。
在物理界真正引起关注之前,巴伯并非学术界的超级明星。在剑桥,他自谦地说自己只拿了“第二等普通学位”,毕业后选择去慕尼黑学习德语。在那里,他遇到了年轻学者彼得·米特尔施泰德,后者是海森堡的学生。
米特尔施泰德邀请他攻读博士,巴伯原想研究埃尔恩斯特·马赫关于时间本质的观点,但米特尔施泰德却说:“那太危险了——你很可能无所获,而且永远找不到工作。”于是巴伯的博士论文转向了广义相对论,这他后来坦言“写得非常普通”。
巴伯始终觉得自己不适合学术体制。一次他询问一个熟人,如果他进入学术界做研究,那会有哪些要求,对方回答“每年发表一两篇好论文”。这个答案让巴伯大为震惊:“我想,我绝对做不到那样。”于是他放弃了追求教职的念头,回到英国。由于在德国学习期间学会了俄语,他开始为美国物理学会翻译俄语物理经典论文。
这工作乏味但稳定,而且“让我有大约三分之一的时间去发展自己的想法。”为了满足智识的渴望,他还常常出现在物理学会议上,以旁听者的身份吸收思想,然后在空闲时间反复消化这些知识:“我把自己比作一只从学术界采蜜的蜜蜂。”
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巴伯在自己位于牛津郡的住宅有一张定制的弧形书桌,从一楼窗户就能看到他的童年故居。村里的建筑多由金色石头建成,仿佛专门用来捕捉午后阳光。房子旁边的路牌指向“阿卡迪亚”,即古希腊神话中的理想乡。隔壁是建于十二世纪的圣彼得教堂。
这样的环境仿佛出自电影《四个婚礼和一个葬礼》那样的英格兰乡村风情——恰如一个长期与时间斗争的人所安居的地方。
在大多数科学家看来,寻找宇宙意义并不是他们的工作范畴。传统上,人们认为这是艺术家、作家或哲学家的领域。但巴伯似乎乐于交换科学与艺术的角色。他甚至认为艺术可能比科学更能指引我们理解宇宙的真实本质。
在《时间新史》中他写道,人类深度创造的瞬间“或许是来自整体宇宙的潜意识启示”,一场伟大歌剧咏叹调的演出甚至能像数学方程一样捕捉宇宙的某种本质。他把人类视为宇宙戏剧中的参与者,自称是“宇宙所做一切的参与者”。
无论学术界如何定义他——科学家、思想者、作家还是挑衅者——巴伯都是科学宇宙中备受欣赏的参与者。他是个乐观主义者和理想主义者,不是那种冷峻、永远怀疑、象牙塔式的研究者。
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他是一个“半杯满”的人;他承认自己是一个柏拉图主义者,相信理想的存在——某种隐藏在阳光斑驳小道深处的阿卡迪亚,我们尚未看见。这似乎正是驱动他一生的动力。
如果时间不存在,这个命题或许永远不会被证明为真;如果时间真实存在,它的方向性也仍然需要解释。但通过《时间新史》,朱利安·巴伯让我们意识到:真正深刻的问题,往往并不是站在“有”或“无”的一侧,而是迫使我们重新思考——我们究竟在用什么方式理解世界的秩序、变化与自身的存在。
在这个意义上,时间之箭不仅指向宇宙,也指向人类思考的边界。
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本期策划:芦丁
编辑:芦丁
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