熱黑洞與時間之箭

仉博簡

什么是現(xiàn)在？

物理學通過公式來描述世界，用時間函數(shù)告訴我們事情如何變化，但這并不能解釋時間是什么。我們可以寫公式，來告訴我們事情與地點之間的關系，或者一碗牛肉拉面的味道與加入的辣椒量之間的關系。然而，與時間相關的問題是截然不同的。時間似乎始終在流逝，而地點或辣椒量并不會流逝。那么，差異來自哪里呢？

這個問題的另一種說法：現(xiàn)在是什么？我們只能說現(xiàn)在的事情存在，過去的不再存在，未來的還沒出現(xiàn)。但是在物理學中卻沒有對應于“現(xiàn)在”的概念。

“這里”的意義取決于說話者究竟在哪，它是一個主觀的詞語。沒人會說在“這里”的事物是存在的，而不在“這里”的事物是不存在的。那么，為什么我們會說“現(xiàn)在”的事物是存在的，而其他的一切不存在？現(xiàn)在的事物真的是客觀的、流逝著的，使得事情一個接一個存在？或者，它不過是主觀的，就像“這里”一樣？

這個可能看起來像是一個深奧的心理學問題，但是現(xiàn)代物理學卻使它成為一個大問題。物理學家們都認為，把“現(xiàn)在”應用于整個宇宙是行不通的，因為愛因斯坦的狹義相對論已經(jīng)表明現(xiàn)在也是一個主觀的概念。1955年，愛因斯坦得知他的老朋友、物理學家米歇爾·貝索去世時，他在給貝索的家人的信中還說：“他比我稍微提前離開了這個奇怪的世界，這并沒有什么，對于我們這些相信物理的人來說，過去、現(xiàn)在與未來的區(qū)別只是一種固有的幻覺?！?/p>

不管是不是幻覺，我們該如何解釋能感受到時間流逝這個事實呢？時間的流逝對我們所有人來說都是顯而易見的。我們的語言組成就需要時間——一個東西“是”或“曾是”或“將是”。德國哲學家馬丁·海德格爾還強調(diào)過，我們是“住在時間里”的，還認為時間的流逝是一切的基礎。但是過去多次的經(jīng)歷，使得我們已經(jīng)意識到我們的直覺并不是很準確的。因為我們的直覺是在我們有限經(jīng)驗的基礎上發(fā)展起來的。如果我們堅信直覺，那么我們?nèi)詴嘈诺厍蚴瞧降?，它被太陽環(huán)繞。但當我們從更高的地方看，我們就會發(fā)現(xiàn)地球是球形的。

盡管時間的流逝可以生動地呈現(xiàn)在我們面前，但它未必反映的是一個現(xiàn)實的基本方面。如果它不是基本的，那么它來自哪里？

熱與時間有關？

從某種程度上說，答案可能藏在時間與熱的親密聯(lián)系之中。過去與未來唯一一個可檢測的區(qū)分，就是當熱發(fā)生流動的時候。與熱相關的是概率——大量粒子的統(tǒng)計運動，而概率與下面這種事實相聯(lián)系：我們與周圍世界互動時，無法完全掌握現(xiàn)實中的各種細節(jié)。這意味著，時間并不屬于一種精確的描述，相反，它是屬于統(tǒng)計學和熱力學領域里的。而這可能就是解開時間之謎的關鍵。

我們的記憶、意識可能就是建立在這些統(tǒng)計現(xiàn)象之上的。對于一個假想的超級存在者，如果他知道世界任何細節(jié)之處，那么他就感知不到時間流逝，宇宙僵死，過去、現(xiàn)在和將來是一整塊兒，正如愛因斯坦所描述的那樣。但是由于我們意識的局限性，我們只能得到世界模糊的印象，生活在時間之中。在這有限的關注能力下，我們得到的是對時間流逝的感知。

所以說，從客觀意義上來說，就像“這里”并不是真的存在一樣，“現(xiàn)在”也并不存在。

黑洞揭示一切？

就是這樣了嗎？不，還有許多地方需要去理解。時間問題正好位于引力、量子力學和熱力學交叉的中心。然而，我們還沒有一個理論能把這三個至關重要的學科涵蓋起來。

一個能指引到時間本質(zhì)的小線索，則是來自斯蒂芬·霍金的計算?；艚鹱C明黑洞有溫度：它們總是熱的，就像一個火爐一樣發(fā)熱。然而從來沒有人觀測到這種熱，因為它極其微弱，但霍金的計算是令人信服的，它以不同的計算方法被證明。黑洞有溫度是公認的事實。

黑洞的熱是一個量子效應，而黑洞還是一個強引力場源。所以說，這種現(xiàn)象涉及三個方面：量子力學、廣義相對論和熱力學。而時間也與這三個方面緊密聯(lián)系。物理學家還有很長的路要去理解黑洞，但就像最近探測到黑洞碰撞產(chǎn)生的引力波等的重大發(fā)現(xiàn)，他們已經(jīng)越來越接近答案了。

黑洞的熱就像物理學的羅塞塔石碑，用三種語言刻成的，它等待著人們來翻譯破解，并揭示出時間的本質(zhì)。endprint