關(guān)于時(shí)間：四維空間探險(xiǎn)（下）

嚴(yán)小平

感知時(shí)間

神經(jīng)科學(xué)也遇到了謎題：為什么人腦只回憶過(guò)去卻不記憶未來(lái)？

“理解時(shí)間之箭在許多情況下（進(jìn)化、衰老、記憶、因果關(guān)系、復(fù)雜性）究竟是怎樣表現(xiàn)的，還有很大的研究前景。”卡羅說(shuō)。

物理學(xué)家希望將來(lái)會(huì)有更多的答案——當(dāng)然，假設(shè)有這樣的答案。

當(dāng)你玩得開(kāi)心時(shí)，時(shí)間真的過(guò)得更快嗎？

時(shí)間知覺(jué)是一個(gè)大腦的持久未解之謎。當(dāng)我們對(duì)包含在精細(xì)動(dòng)作任務(wù)中的毫米尺度有一個(gè)充分理解的時(shí)候，怎樣有意識(shí)地感知秒和分——所謂間隔時(shí)間——顯然仍是個(gè)謎。

首先，我們并沒(méi)有專門(mén)用于時(shí)間知覺(jué)的感覺(jué)器官，因?yàn)槲覀兺ㄟ^(guò)觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)來(lái)感知我們外界的物理和化學(xué)性質(zhì)。由于沒(méi)有臨床癥狀，對(duì)時(shí)間知覺(jué)的缺乏完全無(wú)法定義，研究起來(lái)非常困難，因此，時(shí)間也是不同尋常的?！拔覀冋嬲胍业?，是那些像失憶者在記憶一樣，不善于定時(shí)的人，”英國(guó)基爾大學(xué)的約翰·韋爾頓說(shuō)，“但并沒(méi)有這樣的人。”

有人相信，這是有原因的。北卡羅來(lái)納州杜克大學(xué)的沃倫·梅克認(rèn)為，計(jì)時(shí)對(duì)感知來(lái)說(shuō)是如此重要，以至于我們的大腦已經(jīng)進(jìn)化出幾套備份系統(tǒng)，可以在主時(shí)鐘受損時(shí)來(lái)應(yīng)付。這就是為什么很難找到不能感知時(shí)間的人的原因。

沒(méi)有人真正了解這種時(shí)鐘的生物學(xué)基礎(chǔ)究竟是什么。最近有人又找到一種對(duì)計(jì)時(shí)的解釋，叫做“起搏器一蓄電池模型”，認(rèn)為大腦具有定期發(fā)射脈沖的某種起搏器，這些脈沖儲(chǔ)存在一個(gè)蓄電池里，可以被計(jì)數(shù)，以估計(jì)過(guò)了多長(zhǎng)時(shí)間。

這種模型的問(wèn)題是，雖然它適合時(shí)間感知的各種觀察，但在細(xì)節(jié)上卻有缺陷。不要說(shuō)起搏器是什么，位于什么地方，什么是脈沖，它們儲(chǔ)存在哪里，或者說(shuō)它們是如何計(jì)數(shù)的，雖然各種各樣的觀點(diǎn)被提了出來(lái)，但這種模型在很大程度上仍只停留在理論上。

一種完整的時(shí)間感知理論還必須解釋它為何如此靈活。可卡因、苯丙胺和尼古丁全都顯示為加速時(shí)間感知，而某些抗精神病藥物卻減慢了時(shí)間感知。所有的東西都干擾神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺。多巴胺系統(tǒng)紊亂的人，比如患帕金森病或精神分裂癥的人，他們?cè)跁r(shí)間感知上同樣遭受著折磨。

在其他方面，時(shí)間可以被伸縮。當(dāng)你受到驚嚇時(shí)，時(shí)間似乎慢下來(lái)，而當(dāng)你玩得高興時(shí)，時(shí)間好像飛逝一般。當(dāng)你長(zhǎng)大時(shí)，時(shí)間似乎過(guò)得更快。

這些謎題的關(guān)鍵可能在于：我們?cè)鯓铀伎既绾胃兄獣r(shí)間的問(wèn)題?！拔覀兲幵跁r(shí)間只是一件事物的幻覺(jué)之下，但我們可以接受時(shí)間的各個(gè)方面，并在其他地方分別運(yùn)用它們?！钡每怂_斯休斯敦貝勒醫(yī)學(xué)院的大衛(wèi)·伊格曼說(shuō)，“這可能意味著我們對(duì)時(shí)間的感知也有幾個(gè)組?！?/p>

也許我們對(duì)能夠感知時(shí)間的不同方式最好的說(shuō)明是：伊格曼說(shuō)服研究對(duì)象從一個(gè)高塔上仰面倒下，掉進(jìn)下面30米的安全網(wǎng)中。當(dāng)他們倒下的時(shí)候，被要求看著戴在手腕上的發(fā)光二極管顯示器。顯示器顯示一個(gè)數(shù)字，這個(gè)數(shù)字的刷新每秒相間20次。這通常太快，無(wú)法感知，但如果“大腦時(shí)間”在驚恐狀況下真的慢下來(lái)，他們就應(yīng)該一直能讀到這個(gè)數(shù)字。

雖然受試者報(bào)告說(shuō)，倒下這個(gè)動(dòng)作似乎比實(shí)際所花時(shí)間2.5秒延長(zhǎng)了大約35%，但是他們誰(shuí)也沒(méi)能讀到那個(gè)數(shù)字。

伊格曼認(rèn)為，當(dāng)你倒下時(shí)，時(shí)間似乎放慢的原因是緊張或新奇的狀況控制了我們的注意力，導(dǎo)致大腦吸收更多的細(xì)節(jié)。伊格曼還表明，當(dāng)大腦再三面臨同樣的圖像時(shí)，實(shí)然轉(zhuǎn)換一個(gè)不同的圖像，這個(gè)新圖像似乎延續(xù)得更久，即使顯示的時(shí)間是一樣的。當(dāng)接觸到這個(gè)新圖像時(shí)，大腦還使用了更多的能量。時(shí)間長(zhǎng)度好像是延長(zhǎng)了，似乎與大腦記錄一個(gè)事件所需能量有關(guān)。

這個(gè)觀察可能還有助于解釋為什么當(dāng)我們長(zhǎng)大時(shí)，感覺(jué)時(shí)間加速了。對(duì)孩子來(lái)說(shuō)，一切都是新的，大腦處理著世界上的大量信息。隨著年齡的增長(zhǎng)，大腦學(xué)會(huì)了這個(gè)世界的規(guī)律，并且停止記錄同樣的信息?！熬秃孟衲阍谙哪r(shí)回顧過(guò)去的時(shí)光，你沒(méi)有那么多的連續(xù)鏡頭，它似乎過(guò)得更快。”伊格曼說(shuō)。

這也許說(shuō)明，我們可以嘗試把許多不同的快樂(lè)經(jīng)歷盡可能壓縮。麻煩的只是尋找時(shí)光。

時(shí)間旅行有可能嗎？

通常人們認(rèn)為時(shí)間旅行不過(guò)是科幻小說(shuō)里的調(diào)料而已。畢竟，赫伯特·喬治·威爾斯在18世紀(jì)晚期就寫(xiě)下了《時(shí)間機(jī)器》，但至今仍沒(méi)有人能真正建造一部時(shí)間機(jī)器。但只要我們不放棄，繼續(xù)這一發(fā)現(xiàn)之旅，我們終有可能找到通往未來(lái)或過(guò)去的通道。

時(shí)間旅行繼承了廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)。愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言，時(shí)間在強(qiáng)引力下運(yùn)行更慢，因此，如果你生活在一問(wèn)小平房里，要比生活在摩天大樓里老得更慢。越是接近地面，就處在越強(qiáng)的引力中。所以，要制造一部時(shí)間機(jī)器，你就得把兩個(gè)時(shí)間流動(dòng)速度不同的地區(qū)連接在一起。

例如，地球和緊鄰黑洞的地方，黑洞強(qiáng)大的引力使得時(shí)間流動(dòng)極其緩慢。當(dāng)你星期五光臨地球的時(shí)候，黑洞附近還只是星期三。因此，如果你能從地球突然旅行到黑洞附近，你就能夠從星期五返回到星期三。瞧，這就是時(shí)間旅行。

問(wèn)題是，你能嗎？理論上說(shuō)，你能。根據(jù)量子理論，時(shí)空的結(jié)構(gòu)是一串穿過(guò)時(shí)空被稱為蟲(chóng)洞的微小捷徑。沿這樣一個(gè)通道幾步，你就可能出現(xiàn)在銀河系另一邊幾光年遠(yuǎn)，甚至出現(xiàn)在過(guò)去或未來(lái)的年代。就是現(xiàn)在，叫做中微子的幽靈般的微粒很可能已在上演這樣的壯舉。

然而，對(duì)我們來(lái)說(shuō)，首先要做的是挑選出幾個(gè)實(shí)際的問(wèn)題。要利用蟲(chóng)洞進(jìn)行時(shí)間旅行，就必須將時(shí)間與你想要往返其間的地方連接起來(lái)：這可能意味著以某種方法將一端拖到最近的黑洞。

即使做到了這個(gè)，你仍會(huì)有問(wèn)題：你需要將量子規(guī)模上的蟲(chóng)洞擴(kuò)張到宏觀尺度，并設(shè)法保持出入口暢通。這很有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橄x(chóng)洞極不穩(wěn)定，眨眼之間就會(huì)關(guān)閉。要維持出入口開(kāi)啟狀態(tài)，就需要一種假想的帶排斥引力的物質(zhì)。我們不知道是否存在這樣足夠強(qiáng)大的奇異物質(zhì)。但我們知道，要?jiǎng)?chuàng)建一條出口1米寬、足以讓一個(gè)人爬過(guò)的隧道，你得在1年內(nèi)使用從我們銀河系大部分恒星里抽出的全部能量。

盡管如此，這樣一部時(shí)間機(jī)器也絕不會(huì)將我們帶回到歷史上的偉大時(shí)刻。如果我們找到一個(gè)蟲(chóng)洞，顯然這將是時(shí)間旅行者第一次能夠到達(dá)過(guò)去。因此，如果你想要進(jìn)行恐龍狩獵遠(yuǎn)征，你只有一個(gè)選擇：找到一部至少6500年前天外來(lái)客棄置在地球上的時(shí)間機(jī)器。

但是，我們可以用我們自己的時(shí)間機(jī)器做一些有趣的事。例如，我們一旦建造了一部時(shí)間機(jī)器，未來(lái)文明就將能夠回訪我們。這展示了一種有趣的可能性：某人能夠返回，殺死一個(gè)直接的祖先，使他自己不可能存在。這便是時(shí)間旅行中最為著名的概念上的難題——“祖父悖論”。結(jié)果，量子物理學(xué)也許有答案。

多年來(lái)，量子物理學(xué)家一直在進(jìn)行“瞬時(shí)移動(dòng)”的嘗試，他們通過(guò)復(fù)制信息（描述一個(gè)粒子，并把它粘到另一個(gè)遙遠(yuǎn)的粒子上）來(lái)搬運(yùn)粒子。麻省理工學(xué)院的賽斯·勞埃德和加拿大多倫多大學(xué)的埃孚倫·斯坦伯格證明，量子力學(xué)定律允許這種“心靈搬運(yùn)”在時(shí)間和空間上起作用。因?yàn)橄窆庾雍碗娮舆@樣的量子態(tài)粒子，可能受未來(lái)被測(cè)量的影響，時(shí)間旅行自然而然回到了量子領(lǐng)域。

勞埃德和斯坦伯格的實(shí)驗(yàn)顯示，時(shí)間旅行的力學(xué)至少與光子共同作用，支持我們熟悉的因果關(guān)系觀念。它們使光子及時(shí)返回，然后替換它們的兩極分化狀態(tài)。這種替換適合于光子進(jìn)入一種形態(tài)，這意味著它起初可能沒(méi)有及時(shí)返回，新的形態(tài)“殺掉”了最初的形態(tài)。

由于這些可能性涉及量子測(cè)量，兩種形態(tài)總有一種沒(méi)能發(fā)生。勞埃德和斯坦伯格發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們建立關(guān)于上述光子殺掉其“祖父”時(shí)，要么時(shí)間旅行失敗，要么分化替換失敗。

這是史蒂芬·霍金在劍橋大學(xué)所說(shuō)的時(shí)序保護(hù)的一個(gè)例子。創(chuàng)造一個(gè)蟲(chóng)洞時(shí)間機(jī)器的困難也表明，物理學(xué)法則似乎決定了維持因果關(guān)系的常識(shí)性規(guī)律。盡管如此，時(shí)間旅行的大門(mén)仍然向人們敞開(kāi)著。

數(shù)萬(wàn)億年之后，當(dāng)所有恒星全部燃盡，甚至連黑洞都已消失，我們宇宙的所有物質(zhì)可能就會(huì)均勻地展開(kāi)，一切將變得混亂無(wú)序。那時(shí)，時(shí)間沒(méi)有了方向，也沒(méi)有任何事件發(fā)生。

然而，在亞原子規(guī)模上，粒子仍將相互碰撞，這些碰撞偶爾會(huì)導(dǎo)致一些更有趣的現(xiàn)象。統(tǒng)計(jì)學(xué)的僥幸很難產(chǎn)生一個(gè)有序的物體——例如一杯啤酒或一只困惑的狐猴，再一次短暫地服從時(shí)間效應(yīng)。

因此，在這幅圖景中，時(shí)間將身染重病，不過(guò)還沒(méi)有完全死亡。

時(shí)間的真正死亡可能是由多重宇宙宣判的。許多宇宙模型都涉及叫做永久膨脹的一種膨脹形式，新宇宙在膨脹中不斷被創(chuàng)造出來(lái)，每個(gè)宇宙都具有不同的特征。宇宙學(xué)家想要掌握這些可能性的范圍（例如這些宇宙有多少擁有恒星，有多少擁有物質(zhì)，有多少擁有生命），但他們遇到了意外的困難。在一個(gè)無(wú)限增長(zhǎng)的宇宙中，一切都有無(wú)窮個(gè)版本，根本無(wú)法去計(jì)算可能性。

為了避開(kāi)這一點(diǎn)，一些宇宙學(xué)家聲稱大多數(shù)多重宇宙并不存在。利用時(shí)空中任意一個(gè)定點(diǎn)，他們就能計(jì)算出我們?cè)谶@個(gè)多重宇宙的可能性。這似乎是有效的。例如，他們利用這種方法對(duì)宇宙的恒量做出評(píng)估——促進(jìn)宇宙擴(kuò)張的斥力，這就像是天文學(xué)家測(cè)量的同一個(gè)棒球場(chǎng)。

這聽(tīng)起來(lái)對(duì)于宇宙學(xué)家和他們的運(yùn)算來(lái)說(shuō)像是好消息，而對(duì)時(shí)間來(lái)說(shuō)又是壞消息。貝克萊加州大學(xué)的理論家拉菲爾·布索指出，如果真正的多重宇宙的時(shí)間是無(wú)限的，那么，這些可能性才是相容的。布索認(rèn)為，如果這個(gè)定點(diǎn)多重宇宙反映了真實(shí)，時(shí)間可能只留下了幾十億年。“這是一個(gè)令人著迷的命題，但對(duì)物理學(xué)來(lái)說(shuō)，只因?yàn)檫@些命題看起來(lái)瘋狂，人們卻不得不小心地排除不可靠的東西。”布索說(shuō)。

不過(guò)，我們有權(quán)尋找其他的意見(jiàn)，希望能做出更好的預(yù)測(cè)。麻省理工學(xué)院的阿蘭·古斯和加州斯坦福大學(xué)的維塔利說(shuō)，他們能計(jì)算多重宇宙的可能性，而無(wú)須使時(shí)間無(wú)效。然而，他們?nèi)圆慌懦@種可能性。

如果這個(gè)最終目的是可能的，那么它將是什么樣呢？為了找到答案，馬里蘭大學(xué)帕克分校的伊格爾·斯莫揚(yáng)諾夫做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。作為宇宙的臨時(shí)替補(bǔ)，他利用堆積在一層薄金上的可塑布條制成的材料，以一種特殊方式彎曲光。在這種超材料中，一條軸線就像時(shí)間一樣將光線不可避免地向前拉伸——在數(shù)學(xué)上與光在時(shí)空中的運(yùn)動(dòng)完全相同。

斯莫揚(yáng)諾夫把這種超材料加了一些到一片普通材料中，在這種材料中光能夠自由地向任何方向運(yùn)動(dòng)，意即沒(méi)有時(shí)間的軸線。他發(fā)現(xiàn)，在兩種材料的邊界線上“時(shí)間耗盡”，光聚積起來(lái)造成強(qiáng)大的電場(chǎng)。理論預(yù)測(cè)，在這種材料中沒(méi)有能量損失，電場(chǎng)會(huì)增加到無(wú)窮大。

斯莫揚(yáng)諾夫說(shuō)：“我們的物理真空可能表現(xiàn)得像一個(gè)超材料，因此，我們的實(shí)驗(yàn)可能不無(wú)道理。”

如果這個(gè)類比成立，那么在真實(shí)空間所有的能量場(chǎng)就會(huì)被推向巨大的值，提升溫度，并以地獄般的粒子產(chǎn)物填滿現(xiàn)實(shí)世界的最后瞬間。如果你認(rèn)為眼前的一切都在走向地獄，也許你是對(duì)的。

哲學(xué)家朱利安-巴伯爾有一個(gè)更為平靜的末日版本：他同宇宙學(xué)家合作，構(gòu)建出一個(gè)叫做布拉托尼亞的、現(xiàn)實(shí)的特殊圖景。在布拉托尼亞里，所有可能的物質(zhì)配置都存在，沒(méi)有時(shí)間的通道，只有一套毫無(wú)關(guān)聯(lián)的瞬間或“眼下”。我們經(jīng)歷這種時(shí)間的幻覺(jué)，因?yàn)檫@些眼下許多被安排成好像它們都已通過(guò)時(shí)間而進(jìn)化。巴伯爾認(rèn)為，在布拉托尼亞里，可能性應(yīng)該是無(wú)限的，因此，令人欣慰的時(shí)間幻覺(jué)也應(yīng)該是無(wú)限的。如果時(shí)間并不存在，它就不會(huì)結(jié)束。

“很難預(yù)料，”物理學(xué)家尼爾·玻爾斯說(shuō)，“特別是關(guān)于未來(lái)的問(wèn)題?！彼裕跁r(shí)間的結(jié)束這個(gè)問(wèn)題上沒(méi)有定論也許就不足為怪了。