時(shí)光機(jī)

☉［英］喬治·波特 講述 孫亞飛 譯

時(shí)間就像是一條奔流不息的河，看起來(lái)會(huì)一直流淌下去，我們對(duì)此卻做不了什么。不過(guò)，它是從何而來(lái)，又將流向何處呢？

不可思議的時(shí)空探索之旅關(guān)于我們生命更為短暫的一些特征，時(shí)間可以說(shuō)是其中一樣。它究竟是什么？我們每個(gè)人對(duì)這個(gè)問(wèn)題都有模糊的認(rèn)識(shí)，但如果試圖向其他人解釋它的時(shí)候，整個(gè)概念就會(huì)變得更加令人糊涂。波特介紹了人類(lèi)已經(jīng)嘗試過(guò)的一些標(biāo)記時(shí)間旅行的方法，同時(shí)努力講明白為什么時(shí)間看起來(lái)只會(huì)向前卻從不倒流。我們將踏上一段探訪(fǎng)遙遠(yuǎn)過(guò)去的旅程，了解科學(xué)家們?nèi)绾蜗駛商揭话?，將我們這顆行星以及它所供養(yǎng)的生物歷史線(xiàn)索收集起來(lái)。同時(shí)我們也將探訪(fǎng)遙遠(yuǎn)的未來(lái)，尋找我們宇宙在時(shí)間終結(jié)時(shí)可能的命運(yùn)。

“說(shuō)起時(shí)間時(shí)我們都顯得很熟悉：我們用各種方式稱(chēng)呼它，我們也用各種方式對(duì)待它?！辈ㄌ亻_(kāi)始了他的開(kāi)場(chǎng)白，“我們耗費(fèi)時(shí)間，節(jié)約時(shí)間，記錄時(shí)間，失去時(shí)間，查看時(shí)間，浪費(fèi)時(shí)間，標(biāo)記時(shí)間，逃離時(shí)間，甚至消磨時(shí)間。然而我們不能真正去做的是理解時(shí)間?！比祟?lèi)已經(jīng)努力了幾個(gè)世紀(jì)，試圖應(yīng)對(duì)時(shí)間的復(fù)雜性，尋找對(duì)時(shí)間流逝精確標(biāo)記的辦法。波特講述了意大利天文學(xué)家伽利略的典故，當(dāng)他觀察比薩教堂一盞晃動(dòng)的吊燈時(shí)(此處對(duì)原文的swinging有所調(diào)整)，發(fā)現(xiàn)單擺其實(shí)是良好的時(shí)間記錄者。伽利略后來(lái)?yè)?jù)此發(fā)明了擺鐘，根據(jù)波特所說(shuō)，伽利略是在逝世前不久開(kāi)始設(shè)計(jì)工作的，此時(shí)由于過(guò)度通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察太陽(yáng)，他的視力已近全盲(也有很多人懷疑導(dǎo)致他眼盲的這一原因不過(guò)是市井傳言)。

講座安排表封面

不過(guò)我們并不總是需要自己制作一臺(tái)鐘?！叭祟?lèi)在地球上誕生之時(shí)，便發(fā)現(xiàn)天空中有一臺(tái)已經(jīng)為人類(lèi)準(zhǔn)備好的時(shí)鐘，而且相當(dāng)不錯(cuò)?！辈ㄌ刂v道。他給我們展示了一臺(tái)太陽(yáng)系儀——一種顯示太陽(yáng)、月亮及行星運(yùn)動(dòng)的設(shè)備?！斑@便是剛才所說(shuō)的時(shí)鐘模型?！彼^續(xù)說(shuō)道，“(它)有日針、月針和年針。”一天是地球自轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，一個(gè)月差不多是月亮繞地球軌道一周，一年則是地球繞太陽(yáng)一周。

太陽(yáng)系儀素描圖

喬治·波特爵士

如果像行星這樣特別巨大的物體可以讓我們標(biāo)記特別長(zhǎng)的時(shí)間周期，那么我們也需要非常小的物體以記錄更短的時(shí)間?！案鞣N可以運(yùn)動(dòng)的物體，從袋鼠到水晶，都可以被用于計(jì)時(shí)，”波特講道，“物體越小，兩次“嘀嗒”之間的間隔也就會(huì)更短?！蔽覀兛梢韵氲降淖钚∥矬w之一便是原子?！霸优c分子的運(yùn)動(dòng)也是周期性的，并且很大程度上不會(huì)被外界環(huán)境影響?！彼又v，“大多數(shù)分子都擁有很多原子以及相應(yīng)數(shù)量的振動(dòng)?！边@個(gè)數(shù)字如此龐大，以至于“秒”這個(gè)單位都不再以一天(基于地球自轉(zhuǎn))的等分定義了，而是以銫原子的振動(dòng)為準(zhǔn)。

生物介于上述兩種極端大小的物體之間，它們也都是非常好的“計(jì)時(shí)器”?！拔覀冏钍煜さ氖菚円挂?guī)律——差不多就是一天，它告訴我們夜晚該去睡覺(jué)，還擔(dān)當(dāng)早上叫我們起床的鬧鐘?！辈ㄌ卣f(shuō)，“當(dāng)然，我們還有非常出色的‘秒表’，那就是心臟。伽利略便是借助這一點(diǎn)對(duì)比薩教堂的吊燈進(jìn)行計(jì)時(shí)的。而且非常有意思的是，他這一發(fā)現(xiàn)的最初用途之一，是醫(yī)生對(duì)心跳進(jìn)行計(jì)時(shí)。心跳的規(guī)律性代表著身體狀況一切良好?！睘榱私忉屵@一點(diǎn)，聽(tīng)眾席中一名志愿者戴上了心電圖裝備，顯示了心跳的電活動(dòng)性，并測(cè)量了心律與心率。

“最值得關(guān)注的生物鐘之一存在于鳥(niǎo)類(lèi)以及昆蟲(chóng)體內(nèi)，它們遷徙時(shí)借此進(jìn)行導(dǎo)航?！辈ㄌ貙⒆⒁饬D(zhuǎn)到其他動(dòng)物的生物鐘時(shí)，如是講道，“看起來(lái)，它們借助的是太陽(yáng)，也就是說(shuō)，它們必須擁有一種內(nèi)時(shí)鐘，才能知曉太陽(yáng)在一天的某個(gè)確定時(shí)間處于什么位置。看起來(lái)，這些動(dòng)物所擁有的內(nèi)時(shí)鐘，很像是機(jī)械鐘里的擒縱機(jī)構(gòu)（譯注：擒縱機(jī)構(gòu)是機(jī)械鐘表中的一種常用計(jì)時(shí)元件，如今仍在廣泛應(yīng)用，基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)被鉤住的齒輪，通常是擒的狀態(tài)，能量蓄積后，齒輪掙開(kāi)鉤子后實(shí)現(xiàn)縱，一擒一縱的周期基本穩(wěn)定，這一原理與水鐘有一定關(guān)聯(lián)）?！边@些內(nèi)在的生物計(jì)時(shí)器是至關(guān)重要的?！八鼈儗?duì)我們生存的重要性毋庸置疑。它們持續(xù)地嘀嗒，傳遞了頗具說(shuō)服力的信息。此時(shí)此刻，我的生物鐘正明白無(wú)誤地告訴我，我該喝茶了?！?/p>

在波特開(kāi)始第四場(chǎng)講座之際，他提了一個(gè)聽(tīng)起來(lái)挺刺激的命題活躍氣氛:“今天，我們打算穿越時(shí)空，回到遙遠(yuǎn)的幾百萬(wàn)年以前，恐怕我們不能親自到那時(shí)候了，而且我想將來(lái)應(yīng)該也沒(méi)有人可以。但我們可以很仔細(xì)地回望過(guò)去，盡管我們不能改變它。”愛(ài)迪生于1877年發(fā)明的留聲機(jī)，而它第一次在皇家科學(xué)院出現(xiàn)，是在1878年2月紀(jì)念這一事件的一次活動(dòng)中。我們聽(tīng)到一段1889年英國(guó)首相威廉·格拉德斯通（William Gladstone）的錄音。

“因此，過(guò)去的這100年，我們可以看到或聽(tīng)到很多的歷史?！彼v道：“我們可以將（書(shū)寫(xiě)）稱(chēng)為所有時(shí)光機(jī)中最偉大的一種。作家們當(dāng)時(shí)也許沒(méi)有意識(shí)到，他們會(huì)被用這種方式尊為不朽。”此時(shí)，我們將回到10000年前?！皬倪@個(gè)時(shí)候起，我們就得尋找一些新的歷法或鐘表，哪怕是找到些繪畫(huà)、古代工具或化石也可以。”貝殼化石特別有用，因?yàn)樗鼈兪窃钾悮そ?jīng)歷了漫長(zhǎng)時(shí)間后形成的結(jié)構(gòu)，就像一種臨時(shí)鐘表?！埃ㄘ悮ど希┚?xì)的條紋是每個(gè)月甚至每一天所留下的記錄，對(duì)一些雙殼貝類(lèi)或珊瑚進(jìn)行仔細(xì)觀察便可以看到?！辈ㄌ卣J(rèn)為它們可以展現(xiàn)一些非常值得關(guān)注的情況，“泥盆紀(jì)(3.59億-4.19億年前)的貝殼化石顯示，當(dāng)時(shí)每年比現(xiàn)在要多出10天?！保廴缃裎覀冎肋@是由于月球引力的作用，地球自轉(zhuǎn)每個(gè)世紀(jì)會(huì)延緩0.0017秒，因此，400萬(wàn)個(gè)世紀(jì)之前，每天會(huì)比現(xiàn)在短上6800秒(也就是近兩小時(shí))，這就意味著對(duì)應(yīng)于地球每繞太陽(yáng)一圈的時(shí)間，會(huì)有更多的天數(shù)。這也就能說(shuō)明我們這顆行星并非是一個(gè)可靠的計(jì)時(shí)器。］

“地球的年齡（同樣）可以借助放射性衰變進(jìn)行推算。已知最古老的巖石足有28億歲。”針對(duì)隕石的類(lèi)似分析說(shuō)明它們足有45億年的歷史。波特還告訴我們，地幔中鈾元素向鉛元素的衰變，說(shuō)明其有45億歲的高齡。我們隨后看到的是宇宙歷史中的一些事件以及它們發(fā)生時(shí)公認(rèn)的時(shí)間線(xiàn)（括號(hào)中是今天被廣泛接受的數(shù)值）：

“時(shí)間，就像是一條奔流不息的河，看起來(lái)會(huì)一直流淌下去，我們對(duì)此卻做不了什么。不過(guò)，它是從何而來(lái)，又將流向何處呢？”波特問(wèn)道，“時(shí)間之河有源頭和終點(diǎn)嗎？”我們對(duì)時(shí)間之“箭”的體驗(yàn)——看起來(lái)像是只往一個(gè)方向前行——與熵的概念存在關(guān)聯(lián)，熵是某些物質(zhì)系統(tǒng)混亂度的物理量度。波特通過(guò)一張紙進(jìn)一步解釋了這一理論。最初，它處于一個(gè)非常規(guī)整的狀態(tài)，但他隨后將其撕碎，而它也就不能很容易地重新拼接到一起了。如果你看到兩張照片——一張是完整的紙張，而另一張是撕碎的紙張——你可以本能地知道哪一張是先拍下來(lái)的。類(lèi)似地，一杯茶總是會(huì)由熱變涼；一枚打碎的雞蛋不會(huì)自發(fā)地恢復(fù)形狀?！耙虼藭r(shí)間具有方向性?！彼f(shuō)道。這一理論被歸納到了熱力學(xué)第二定律，也就是說(shuō)，孤立系統(tǒng)中的熵——混亂度總是會(huì)隨著時(shí)間增長(zhǎng)。

不過(guò)時(shí)間的終點(diǎn)呢？不斷向前流淌的時(shí)間會(huì)將我們帶往何處？“熱力學(xué)給出了一個(gè)清晰答案。”波特說(shuō)，“如果宇宙包含了所有事物，那么宇宙之外就不存在了，整個(gè)宇宙都將遵循熱力學(xué)定律。混亂度將會(huì)增長(zhǎng)，而我們最終將達(dá)到熱寂的狀態(tài)，這是一種永恒的平衡?！贝藭r(shí)此刻，恒星、行星、植物，還有人類(lèi)，都只是一個(gè)個(gè)非常渺小的秩序之島，存在于越發(fā)混亂的宇宙中。所謂的熱寂，就是說(shuō)宇宙最終會(huì)變得極度混亂，沒(méi)有任何事物可以保持一瞬間的秩序——沒(méi)有恒星，也沒(méi)有生命?！安贿^(guò)，迄今為止沒(méi)有人真的知道會(huì)是什么樣?！辈ㄌ刂v道。

重要的是，這些有關(guān)宇宙和時(shí)間的難題，也是實(shí)驗(yàn)的對(duì)象。我們可以看到過(guò)去的一些星系，從而弄明白我們自己這個(gè)星系曾經(jīng)是什么樣。除此以外，還有什么對(duì)全人類(lèi)來(lái)說(shuō)更重要的問(wèn)題嗎？我們都在尋找一個(gè)目標(biāo)，而我們?nèi)缃竦难芯?，主要還是為了獲得更多的知識(shí)，或是弄明白世界運(yùn)行的規(guī)律(本質(zhì)上是同一件事)，而在這個(gè)世界上我們可以找回自己。探索是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作。我們自己將不會(huì)看到所有的結(jié)果，然而追尋是我們的偉大使命，直到時(shí)間的盡頭。