时间的故事

时间的流动性不过是唯心主义。

人类以为自己与时间携手同行,对于时间概念了然于心,其实并非如此。丹·福尔克的这本《时间的故事》探究了时间概念的起源和发展,展开讨论了一个似乎耸人听闻的观点——时间流动的主观性。

古代

世界上不同地区的古代劳动人民对于时间的观念各有千秋。首要的突破是时间观念的从无到有。日晷的角度,死去的人,腐坏的身体,这些东西都告诉古代人类,三维空间以外还有第四维的时间轴在推进。

有了时间意识后,人类就察觉到自己的生命有限。正如历史学家弗雷泽所说,我们对时间的了解“就像一把双刃的武器,两边都可以切”,表示有利也有弊。规划未来的能力让人类更加兴旺,但他也补充说:“这些优势的代价就是深刻的不安感受,知道死亡终将来临。”

第二个革命是时间的匀速流动

玛雅人和西方人在时间概念上最明显的差别并非计数系统的变化,而是两方对时间本质的想象。西方人认为时间没有生命:时间似乎以固定的速率消逝,不在意人类或机器。我们不能推动时间前进,也不能让时间慢下来。然而,玛雅人觉得时间有生命;不论是男是女,都与时间的流逝有密切的关系。

斯蒂尔在文章中提道,基督徒“发明了和犹太人唱反调的理由”。在第一个千禧年中期的那几个世纪,教会领袖想出了好几个方法来计算复活节的日期,所有的方法都经过人为操控,复活节和逾越节永远不可能是同一天。

其中的一个理由是亚历山大港和罗马的两位教宗不同意对方判断出来的春分日期,因此计算出来的复活节日期也不一样。

埃及人的一小时长短会随季节变化;夏天的一小时比较长。

布尔斯廷说,创造出“等长的小时”是人类经验中非常伟大的改革,“人类发表宣言,脱离太阳独立,证明他能够成为自己的主人,掌管周围的环境。稍后才会看出来,在实现这样的主权时,其实人要先屈服于一项自行其是的专横机器”

然后是对两个重要事件观念的讨论,一个是循环,一个是永恒。前者可以从时间在昼夜和季节变化的周期性中出发,而永恒是与时间单向性的不安感的对抗。

时间无穷无尽的周期一再重复,虔诚的印度人也有逃避的方法:把意识和永恒的“解脱”(Kaivalya)融合在一起。时间是不祥的预兆,给人压抑的感觉;但得到启蒙后,人类就可以驯服时间。佛教提供类似的道路:通过冥想,佛教徒就能逃脱死亡复活永无止境的循环,最后从时间中解放出来,到达“涅槃”(Nirvāna)的境界。(的确,所谓的中观派赞同的超越论,就完全否定时间的真实性。)哲学家诺瓦克的说法非常简洁:“跳进时间可怕的浪潮中,只为了在醒着的时候驾驭后方的浪花。”

周期时间的想法似乎影响了亚里士多德,他观察到:“会自然移动来去的所有其他事物都有循环。这是因为所有其他事物都由时间区别,结束和开始的方式仿佛都符合某个循环,就连时间本身看来也有周期。

“或许,爱尔兰人心中都认为,天堂就是一个可以永远保持干燥的地方。”

值得一提是,除了我们熟悉的西方时间观念,原住民也保留着自己独有的时间观念。

在“美梦时间”中,“时间、地点和人物合而为一。你知道自己在哪里,身旁有什么人,就能知道现在的时间”……人类学家莫菲指出,西方人注重“进度”和“目的”,“原住民对于时间的概念基本上与目的无关,或者应该说目的就在不受时间影响的永恒美梦中”。

生理

我们用眼睛感受颜色、用皮肤感知冷暖,那我们用什么感知时间呢。答案是记忆。

记忆就是我们感知时间的“器官”

记忆本身并不是器官,而是一个大脑中的过程。心理学家称之为“心智的时光旅行”。

我们都把记忆看得非常重要,但或许某种程度的遗忘也一样有价值。

我们似乎同时在两个“方向”上迷路:随着年龄增长,使用情节记忆的能力开始衰退,展望未来的能力也愈来愈差。

遗忘得越多,代表越久远的过去;记得越多,代表越近的不久之前。

而没有记忆的人永远活在现在。

有一期《国家地理》杂志以E.P为封面故事的主角,作家福尔的描述非常动人:“没有记忆的E.P完全没有时间观念。他失去了连续的意识,发生过的事就像立即蒸发的水滴……被困在永恒的现在中,回想不起过去,盘算不了未来,他的生活定住了……他陷入终极的存在梦魇,完全看不见自己所在的实境。”不过他女儿说E.P“一向都很快乐,非常快乐,我想这是因为他的生活完全没有压力”。

语言

莱可夫通过认知语言学指出,我们是通过空间的暗喻来认识时间的。例如“将来”“过去”的“来”“去”其实都是空间上的动作,但是被人们借用过来描述时间,使得人们认为时间和空间有相似的性质。从这个角度出发,在记忆机制的生理基础之上,人们在语言和文化中促成了对时间概念的现代理解。

遥想未来的事件需要某种想象力,心智中必须有某种具象空间分配给想象力。”语言的作用可能也很重要。我们的语言能力包含时态和递归思考的用法,彻底支持心智时光旅行。

刚刚出生的小孩子并没有时间的概念,活在“永远的当下”。随着生理和心理的发育,慢慢将语言和时间观念联系起来。

(小孩的)词汇中几乎没有和过去有关的字眼。几乎所有小孩都先学会“明天”,然后才会用“昨天”。

从对于小孩的时间观念的研究中,人们开始产生疑问:

那种“概念”有多少来自生理,又有多少来自文化呢?盖尔的文章中写道:“我们没有计算到底过了多少时间的专属器官。说到时间‘感知’,就已经是一种比喻。”

热力学

本章导言里写道:

顺序或许只有一瞬间,熵永远会取得最后的胜利。肉体无可避免地让步了,或许最后文明也会投降。所有的变化和时间之箭都指向腐坏的方向,但从物理学的角度来说,时间的“流动”不存在,世上也没有不断前进的“现在”。“流动的时间”只是人类意识不知用什么方法创造的幻觉

此处的“顺序”或者翻译为“秩序”更加合适。

在我写给古典学老师的感谢信里,我给她写了这样一段话:

Now I regard thermodynamics, the subject I research on, has constantly forced me into thinking the rationale behind things, that entropy (i.e. chaos) irreversibly increases in the universe (known as the second law of thermodynamics), and that chaos is but another mathematical representation of time, or the other way around, at least in pre-Einstein classical world. We endlessly fight over the irreversibilities and yet shall never overcome; now and then human beings attempt to recover from the past but only faced with the permanent ‘non-arrival’. (So I hate the word ‘resilience’ as much as you do, for its neglect of the inevitably excessive price to pay) The sentiments and pathos are the charm of the seemingly abstract physics, which I have learned so far and would like to share with you.

热力学迫使我不断思考现象背后的原理,比如无处不在的不可逆转的熵增(热力学第二定律),比如经典世界里熵是时间的勒让德变换。我们人类不断对抗不可逆性,却无从突破;人们企图复现过往,但去者不可追。(所以我和你一样鄙夷“复原力”的说法,因为人们往往忽视那背后的不可规避的超额代价)看似抽象的物理背后隐藏着这样的伤感和悲哀,而这恰恰是这门学科的魅力,也是我想要在此分享给你的。

在我之前给她发的另外一个笔记里,我写道:

One more thought - what does movement and change mean? My personal guess is the association with time. Given two pictures where the universe is exactly the same, who knows if time passes, or not?

变化意味着什么?我猜测变化和时间概念紧密联系。假如有两张一模一样的照片,谁知道孰先孰后呢?

熵是混乱度的代名词,热力学第二定律解释了宇宙里总熵不断增加的事实。这个事实宏伟到物理学家亚瑟·爱丁顿说:

我认为,熵永远增加的定律应该是自然界一切定律的最高定律。如果有人告诉你,你所偏爱的宇宙理论与麦克斯韦方程组不符,那么有可能是麦克斯韦方程组的问题;如果你的理论与实验结果相互矛盾,那么也许是实验者搞砸了。但如果你的理论违反了热力学第二定律,那就没有任何希望了,除了在深深的耻辱中轰然倒塌,没有别的结果。

熵增意味着什么?事物在熵增中朝着更加混乱的方向不断改变,从而形成了我们对于时间的感觉。因为过去是树苗,现在是苍天大树;过去是牙牙学语,现在老态龙钟,所以我们从变化中看到时间流逝,而驱动世间一切变化的底层原因是熵增,是热力学第二定律。

“热力学第二定律可能会让人有点丧气。第二定律暗示“顺序”或许只有一瞬间。以打扫地下室为例,再怎么频繁清理,熵永远会取得胜利。肉体无可避免地让步了,或许到了最后,文明也会投降。牛津大学的化学家阿特金斯在下面的篇章里抓住了这种悲观的情绪:

我们望向窗外,看着第二定律掌管的世界,也看到了自然本身并无目的……所有的变化和时间之箭都指向腐坏的方向。在我们陷入均衡状态,踏进坟墓的同时,时间的体验负责传动我们大脑中的电气化学程序,毫无目的地趋向混乱。”

宇宙论

上一部分我们把时间、变化和熵增联系了起来,我们需要把第二定律放在更大的背景下理解。

或许要以更广泛的宇宙论为背景,才能了解热力学第二定律的根源,也就是考虑到宇宙的起源和演化。

譬如说宇宙的起源,牛顿曾经思考过这个问题:

上帝在某个时间点创造了宇宙。为什么要选“那一个”时间点?为什么不早五分钟或晚五分钟?毕竟在牛顿的体制里,每一个时刻都一模一样。

巴门尼德认为时间并不存在,而变化只是一种错觉。他的想法在古希腊颇有号召力:

柏拉图的作品也响应这个想法,人类的认知几乎都是幻觉。然而,柏拉图并非纯粹放弃我们不完美的感知,他努力找出人类感知和周围世界更深层的真相有什么关系。柏拉图认为我们不能把时间当成幻觉来抵制,他的目标是要把时间融合到他对于宇宙的看法里。

亚里士多德对于过去的态度是肯定的,而未来却充满不安。

未来就像海市蜃楼,过去就像刻在石头上。

到了近代,哲学家重新讨论时间:

英国哲学家麦克塔加特(1866—1925年)在1908年发表了影响深远的论文《时间的不真实性》,两种思考时间的方法称为“A系列”和“B系列”。A系列就是根据过去、现在和未来的时间概念……B系列则指我们归属给特殊时刻的永恒标签,例如2009年6月30日格林尼治标准时间下午五点钟。用B系列的角度描述的事件可以用“比……早”或“比……晚”来表明,但“现在”永远无法进入B系列

麦克塔加特指出,我们并不需要过去、现在和将来(A系列)来阐述所有事件,B系列是自给自足的,这样做的话我们事实上是不需要过去、现在和将来的概念的,而这三个概念恰恰是“时间的流动性”的关键——是人类的错觉

一句话总结,人类对时间的体验来自于热力学(物理化学)。

美国麻省理工学院的物理学家贾菲怀疑,热力学的时间之箭和心理学的时间之箭有关系。他最近跟我说:“我觉得人类对时间的体验基本上来自热力学。我们察觉到的记忆和经验,以及对未来的期望,都来自大脑这种物理化学环境中的信息贮存、处理、衰退和熵生成。”


巴伯也支持这个想法:

全力支持“不受时间影响”说法的学者包括英国物理学家巴伯。他的论点核心相当简单易懂。巴伯把每一个“现在”都想成完整、自给自足的宇宙,在这样的宇宙中时间显然不存在。如果我们把宇宙的历史想象成电影镜头,每一个镜头都应该同样被视为“真实的”。(全部的“现在”集合起来后,巴伯称之为“柏拉图尼亚”,他取这个名字是为了纪念柏拉图和他心目中永恒不变的形式。)

流动的时间这种想法只是人类意识不知用什么方法创造的幻觉。

平等看待每一个“现在”的真实性,在错综复杂的说法中,出现了某种不朽的看法。并非大多数人期待的来生,而是生与死携手同行。既然时间不流动,我们的年纪也不会增加。巴伯说:“时间无法老化,一瞬间就是一瞬间。因此到了这个程度,有七十岁的巴伯,就是现在的我,但也有六十岁的巴伯,跟七十岁的巴伯一样真实。说昨天不如今天真实,其实没有意义。”

所以所谓的过去、现在和未来只存在于语法,而并没有实际的物理意义。

不论是化石、报纸还是人脑,都可以视为“时空胶囊”,也就是排列非常精确的有形系统,能够把过去“保存”在其中。他说:“在我们所体验到的世界中,这是最值得注意的一件事。”就某种意义来看,巴伯至少有一点没错:如果神经科学进步到可以精确详细地“读取”到大脑的神经活动,我们只要研究某人脑部现在的状况,就可以推论出他一生的经历。可以说,过去就是现在。

“时间的流动、时间的移动、过去现在和未来,或者当下,都没有对等物,”他告诉我,“这些都不在物理学里。”因此,“很容易相信这只是心理学和语言的产物,跟实体世界的本质其实没什么关系”。

我们觉得时间的流动属于“常识”,但戴维斯说,我们的常识跟直觉都是生物演化的产物。“演化除了塑造形体,也塑造心智。所以我们常用某些方法来诠释世界,某些概念也让我们觉得比较自在”。看来我们早已习惯这种想法,认为时间是一种会流动的东西。因此他说,像时间流动之类的观念,即使没有物理学的基础,也会“干涉我们对世界的看法”。

爱因斯坦

旷世奇才爱因斯坦在狭义相对论中提出了时间和运动的关系,而在这个关系的数学推导中有一个重要的条件——光速不变。

为了让光速保持不变,时间和空间必须是相对的。也就是说,如果两名观测者相对于彼此移动,他们测到两件事之间的时间间隔或空间中两点的距离就会不一样,这在牛顿的绝对时空领域中绝对不会出现。爱因斯坦证明了该如何正确计算出其中的差异。

接着,在广义相对论中,他提出了空间和时间的扭曲,彻底打破了过往的时空观念。

在爱因斯坦的世界中,物质会扭曲宇宙的构造,我们体验到的扭曲就是重力的力量。牛顿认为空间和时间都是静态的背景或舞台,有形的事件在其上一件件展开,爱因斯坦却认为空间和时间本身会在宇宙中不断地变动。

当时间旅行成为可能,各种思维实验带来层出不穷的矛盾和冲突,也诞生了许许多多崭新的概念。

所谓的“平行宇宙”。拿来避开各种矛盾还挺成功的:举例来说,如果你杀了自己的祖父,只代表这件事发生在另一个宇宙中。这个理论当然“简洁有力”,但消除了矛盾后,却带来了形而上的包袱。我们有没有理由质疑多重宇宙是否真的存在?


让我们再次回到时间的本源问题:时间如何而来?这一点其实还有待商榷。

时间或许不属于宇宙的基础。水给人湿湿的感觉,因为数十亿个水分子滑过彼此造成这种整体性质,同理可证,时间本身也有可能来自更基本的“东西”,只是我们不知道是什么东西。

他尤其怀疑热力学时间之箭和心理学之箭真的有关联。的确,记忆似乎和时间有很密切的关系。但箭似乎只有一个方向:我们记得过去,但只能想象未来。同时,热力学的第二定律似乎正好相反。如果你看到厨房里有一块冰块,你知道过几分钟就会看到一摊水。但如果有人过了几分钟才进来,就只看到一摊水,他们根本不知道水从哪里来。他们无法“逆推”刚才有冰块放在那里。

物理学家知道时间不是什么,但说不出时间是什么。时间不光只是稳定的流动,不只是混乱状态的增强,不光是膨胀宇宙的反射。跟这么多科学家谈过话后,我觉得众人对于时间能够同意的唯一结论,就是时间跟我们想象中的完全不一样

万物的命运

永恒是一段很长久的时间,尤其是快到尽头的时候。——伍迪·艾伦

最后,即使否认了时间的流动性,我们仍然活在“流动的时间”中。那我们将要去往何方?

热力学第二定律似乎也指明了我们的命运。在开放的宇宙中,所有的实体、生物、想法都必须走到尽头。哲学家罗素曾说:“世世代代的努力、奉献、鼓励、最光辉灿烂的人类天赋,最终的命运都是灭绝……人类成就的殿堂最后必定会埋葬在宇宙废墟的破瓦残砾下。”

时间的“流动”终究是一种幻觉,我们曾以为逝者如斯夫,其实流逝的只有水,而时间概念本身处于绝对静止中。

我们或多或少都学会了活在这些幻觉下。我们花了好几百年(或好几千年)的时间学习,现在我们能辨别出幻觉,继续日常生活。

如果时间的流动是幻觉,那这种幻觉似乎比其他的幻觉更加深刻。物理学家可以告诉我们时间在大爆炸的那一刻“萌现”,但时间的萌发似乎比水的湿度或石头的硬度更令人困惑。去掉水的湿度虽然没问题,但去掉时间的“流动”却让人无所适从。如果时间不流动,那我们到底还有什么?还能认得出时间就是时间吗?

亲人朋友过世,为什么会觉得难过?这个问题有很多答案,但究其原因,想到死去的人从此不存在,就会令人忧伤,他们的功绩和悲剧都变成过去式,未来没有他们的一席之地。正如哲学家洛克伍德说,我们会有这种感觉,“因为我们本能地认为存在──充满精力的存在,就等于当下的存在,就在现在这个时刻”。

爱因斯坦从未完全摒除时间的真实性,但他仍无法接受时间不会“流动”的观念。现在,他比我早一步离开这个古怪的世界。”爱因斯坦如此描述好友的去世,“这不代表什么。我们是有信念的物理学家,过去、现在和未来的差别只是挥之不去的幻觉。

P.S. 作者提到了哲学家尤格拉的最新著作《没有时间的世界》(2005年版),感兴趣可以阅读一下。