文 | Edu 指南
在我们的日常经验中,时间似乎是最确定不过的东西:时钟一秒一秒走动,人会衰老,过去无法返回,未来尚未到来。我们几乎从未怀疑过——时间是世界最基本的背景。
但现代物理学却提出了一种截然不同的可能性:时间也许并不是宇宙的基本结构,甚至在最深层的物理描述中,它可能根本不存在。
最近 Edu 指南与《时间的秩序》作者、理论物理学家卡洛 · 罗韦利(Carlo Rovelli)就时间的主题进行了一次对话。罗韦利从相对论、量子理论与热力学出发,重新解释我们熟悉的时间经验:为什么不同高度的时间流速不同?为什么黑洞附近时间会 " 变慢 "?为什么我们能走向未来,却几乎无法回到过去?
更重要的是,这种对时间的重新理解,并不仅仅是科学问题。它还牵涉到我们如何理解 " 当下 "、如何面对焦虑、以及如何在有限的人生中与时间相处——当时间不再是一个统一流动的背景,我们对生命本身的理解,也将被重新改写。
此外,有意思的是这位西方物理学家,在道家哲学尤其是庄子的哲学思想—— " 庄周梦蝶 "、" 鱼之乐 " 等故事中,找到与其量子物理研究共鸣之处,罗韦利和我们分享了他对此的更多思考。
以下是 Edu 指南对话物理学家卡洛 · 罗韦利全文(含删减),enjoy:
时间真的存在吗?
Edu 指南:时间似乎是我们日常生活中最不言自明的特征。时钟转动,我们日渐老去,我们可以记得过往,却无法回到昨天。但在《时间的秩序》中,您认为时间也许并非宇宙的基本结构,在某些最深层次上,它甚至并不存在。作为一名物理学家,您会如何向普通大众解释什么是时间,以及为什么时间并不存在?
罗韦利:从某种意义上说,时间显然是存在的。我们会变老,我们正在一段有限的时间中交谈。但时间存在的方式,实际上与我们日常的直觉大相径庭。这在科学领域是一个缓慢的发现过程,就像人们慢慢发现地球是圆的。最初我们觉得地球显然是平的,但在某个时刻,我们发现事情更复杂——地球是圆的。对时间的认知也经历了类似过程。
为了说明时间与直觉的差异有多大,有一个关键发现:在我们的直觉中,时间对每个人都是相同的——你我分开半小时后再见面,对你我都是半小时。但实际上并非事实。如果你拿两个走时一致的手表,把一个放高一点,另一个放低一点,过一会儿再看,它们指示的时间就不再相同了。今天,我们甚至可以在几厘米的高度差下测出时间流速差异。高处的时间更多,低处的时间更少。从某种意义上说,每个人的头部总是比脚部更老,除非你一直倒立或躺着。这已经与 " 存在一个普适统一时间 " 的直觉相矛盾了。
Edu 指南:您刚才提到,如果我们生活在高处和低处,所经历的时间是不同的。那么从寿命角度看,我们想活得更年轻,是否应生活在海拔较低的地方?
罗韦利:对我们每个人自身而言,主观体验到的一生时间都是相同的,但客观衰老速度不同。如果你去山里居住,你拥有的物理时间就更多。当我们再次相遇时,你所经历的时间比我多,就好像你相对于我向未来多前进了一点点。但我要提醒你,在地球上这种差异非常微小。我常给学生布置练习题:在 1000 米高的山上住 50 年能多获得多少时间?答案仅是几分之一秒。
然而,如果你能靠近大质量天体,情况完全不同。每个有质量的物体都会使时间变慢。地球如此,木星、土星或黑洞效果更显著。你可以乘坐星际飞船靠近一个黑洞,在那里等待 10 分钟,然后返回地球。而当你回来时,地球上可能已过去好几个世纪。想快速穿越到未来,只需去黑洞附近待一会儿再回来。
去黑洞附近 " 旅行未来 "
Edu 指南:理论上,我们真的可以前往黑洞吗?
罗韦利:是的,理论上完全可以。唯一困难在于资金和技术——我们需要足够强大的引擎,目前还没有相应技术。
Edu 指南:如果我们能靠近黑洞,那里时间流逝得比地球上慢得多。那么我们是否也能回到过去,进行一次时光旅行?
罗韦利:穿越到未来相当容易,你只需快速飞向一颗恒星再快速返回即可。问题在于拥有一艘足够快的星际飞船。然而,回到过去则复杂得多。这源于另一个惊人发现:支配世界运行的所有基本方程,本身并不区分过去和未来。从基本物理法则看,时间向前和向后同样可行。那么,过去和未来如此深刻的差异从何而来?
原因非常微妙。虽然方程不区分时间方向,但我们的世界——作为这些方程的一个特定解——却能区分。在物理学上,我们用 " 熵 " 来描述。过去的状态非常特殊,是 " 低熵 " 状态,即宇宙初始是一种极其有序的非普遍状态。正是这种特殊初始状态,使事物自然朝着更加无序、混乱的状态演化。过去与未来的所有区别——比如我们记得过去却无法记住未来,可以决定明天去哪里却无法改变昨天——都可追溯到宇宙从有序向无序演化的过程。
正因为如此,回到过去极其困难。原则上并非完全不可能,但概率微乎其微,就像一个装了黑白两色小球的大盒子,摇晃后理论上可能让所有黑球自动跑到一边、白球跑到另一边,但这种概率低到难以想象。回到过去,意味着逆转事物自然趋向无序的洪流。所以,穿越未来简单,回到过去难如登天。
Edu 指南:所以理论上,前往未来比回到过去简单得多。
罗韦利:没错。只要给我足够资金,我可以轻松设计一种方式带你到下个世纪,但我完全不知道如何制造回到过去的机器。
变化中 " 涌现 " 的时间
Edu 指南:您在书中还提到了 " 时间涌现 " 的概念,您能详细解释一下吗?
罗韦利:" 涌现 " 是我们为简化复杂情境、找到合适概念来描述特殊情况时所做的事。举个例子,学校里很多学生,你想描述每个人在做什么,这很复杂。但如果你观察到体育课上男生都踢足球、女生都打排球,就可以用 " 男生 "" 女生 " 这两个集合概念来简化描述,用群体行为概括。这就是涌现。
在科学中,这种情况一直在发生。比如一杯水放进冰箱结冰。微观层面是数以百万亿计的水分子在运动,逐个描述几乎不可能。于是你引入 " 冰 " 和 " 水 " 这两个宏观概念。" 冰 " 意味着分子彼此紧密束缚," 水 " 意味着分子可自由移动。这两个概念准确捕捉了杯中现象的本质,却忽略了无数微观细节。每当自然允许我们将事物归类、用更高层次概念简化描述时,就出现了 " 涌现 "。
对时间而言,情况类似。在基础物理学中,并不存在单一普适的时间。但在日常世界,我们运动不快不慢,尺度不大不小,身边所有时钟之间的差异微乎其微,完全可以忽略。于是,我们将这些足够相似的时钟所测量的东西归为一类,赋予共同名字—— " 时间 "。所以,共享的统一时间,是在一种近似下,从自然界每个单独部分所有个体化的 " 小时钟 " 中 " 涌现 " 出来的。
Edu 指南:这样理解的话,我们常觉得时间是一个连续流动的过程,但也许它更像由微小片段或 " 时间粒子 " 组成?
罗韦利:是的。我们不应认为事物在一个叫作 " 时间 " 的河流中流逝和变化。恰恰相反。自然界中发生着各种各样的事件、过程、变化。我们所说的 " 时间 ",其实是对这些变化过程的记录和度量。并不是先有时间框架,然后事物在其中变化;而是事物在变化,时间正是从变化中产生的。
想象一下,如果世界上一切都停止了,什么都不会发生。时间还会流逝吗?不会,因为时间本身就是变化。我们之所以有 " 即使一切停止、时间仍在流逝 " 的直觉,是因为我们自己在思考,思维过程本身也是一种变化,是我们内在时间在流动。所以,时间并非先于变化而存在,时间是变化的产物。
Edu 指南:所以,物理上时间是变化的产物,而我们又确实感觉时间在 " 流逝 " ——这两个层面之间是什么关系?
罗韦利:物理学中使用的时间变量,描述的是事物如何相对于彼此发生变化。但还有另一种更私人的时间——我们所感知的时间,对时间流逝的感觉。这两者相关,但绝不是一回事。
当我们谈论时间时,实际上是在谈论非常复杂的东西。我们铭记过去,憧憬未来。我们的大脑会记忆、会预测。通常我们所指的 " 时间 ",不仅是时钟滴答声,更是记忆与期待的混合体。我的手表没有记忆,没有前进的欲望。但我们作为人类都有欲望和情感。我们对时间的许多困惑,往往源于将自身与时间极其复杂的情感关系投射到物理世界之上。
因此,区分时间的物理层面和大脑层面至关重要。前者仅关乎物质世界的变化规律,后者关乎我们作为拥有大脑的哺乳动物的机能。我们不仅记忆、思考和决策,还会感受、会情绪化。时间对我们意味着流逝、失去和渴望。我们与时间的关系高度情绪化:年轻时想快点长大,年长时又害怕死亡。这些都和物理学无关,而是我们大脑、情感和身体的复杂过程。
要理解时间,必须剖析所有这些层面:变化、时钟的同步近似、无序性增加的方向、以及大脑时间、人类时间、情感时间。时间并非简单事物,而是一组极其复杂的现象集合。
现实不过是诸多事件的集合
Edu 指南:从物理学角度看,当人们理解了时间在某种程度上可能不像直觉认为的那样 " 真实存在 ",这种新理解如何能在日常生活中发挥作用?
罗韦利:对此我有两个看似相反的答案。一方面,什么都不会改变。即便发现日常时间只是一种近似,你早上醒来依然刷牙、吃早餐、开始一天生活。你不能因为意识到时间是一种近似,就停止感受时间流逝。在日常生活中,一切照旧。
然而另一方面,我们与世界的文化和情感联系是复杂的。如果我们明白,那个让我们感到被囚禁的 " 当下时刻 ",其实只是一个复杂的涌现现象,这会改变我们看待自己的方式。至少对我来说是这样。认识到我们并非被动困于时间洪流之中,而是作为构成时间本身的过程而存在,这让我对生命中的时间有了不同感悟。
我一生都在研究时间的本质。随着研究深入,我与时间的关系反而更加从容平和。我不再觉得时间在溜走,也不觉得必须拼命抓住它。我只是感激自己是时间的产物,是这个宏大过程的一部分。
从长远看,我认为现代科学对时间本质的缓慢反思,将像发现地球不是宇宙中心一样,深刻影响社会文化。当人们发现我们只是生活在一颗围绕太阳旋转的小小行星上时,从操作层面看日常生活并未改变——我们依然日出而作、日落而息。但在文化上,我们发现人类并非宇宙中心,而只是浩瀚宇宙中微不足道的一部分。同样,发现即使我们内心对时间的感知,也只是更复杂物理图景中的一个微小侧面,这让我们变得谦逊,也多了一点智慧。
Edu 指南:您刚才提到时间是在变化之后出现的,我们也可能是时间的产物。但我想知道,是否可以有相反的解释,即时间是我们经历过程的产物?如果没有有意识的观察者去经历过程,时间是否就停止了或不存在?
罗韦利:情况正是如此。过去我们想象存在一种宏大的宇宙时间,无情地前行,毁灭一切。但现代科学认为,不存在根本性的普适时间洪流。现实不过是诸多事件的集合,而 " 时间 " 不过是我们赋予事件先后顺序的一个名称。你我的存在,人类社会的存在,在某种程度上都是短暂的。所以我们并非被时间所奴役。相反,我们的时间,就是我们自身变化、我们所作所为的演变过程本身。
Edu 指南:从这个角度看,时间的角色似乎发生了戏剧性变化。我们习惯将生命视为一段从生到死的单向时间旅程。但如果我们换个方向看,我们体验和处理事物的方式,我们自身的生活经历,就成了时间的本质。
罗韦利:是的,我同意。以这种方式理解我们在宇宙中的位置,会让人感觉更舒适。
我们为何时间焦虑
Edu 指南:但如今在现代社会,很多人对时间感到焦虑。他们试图提高效率,追赶生活步伐,成了时间的奴隶。您如何看待这种现象?
罗韦利:确实如此。现代社会在某些方面对我们并不友好。科学、技术和进步极大改善了人类生活,绝大多数人的生活远比曾祖辈优越。然而,科技进步的初衷是将我们从繁重劳动中解放出来,过上更美好惬意的生活。但现实是,现代生活伴随着疯狂的竞争和焦虑,每个人都觉得必须奋力拼搏。我们好像在朝着某个地方不停奔跑,无法放松。这种现代生活中的痛苦是不正常的。
我们应该找到方法,让全人类共享科技发展的红利,将其转化为伟大的礼物,而不是变成人与人、社会与社会之间的争斗。我希望人类在文化上朝着那个方向发展。我们现在拥有的工具比过去多得多,让我们真正为每个人创造更美好的生活——不仅有更多汽车和电脑,还有更多时间,更多休闲和更少痛苦。
Edu 指南:也许随着对时间的新理解,我们会更加珍视自身的人类体验,而不是单纯追赶时间。我们能否借此重新思考生命的意义?
罗韦利:这是间接相关的。物理学本身不解答生命意义。但我们对宇宙了解越多,拥有的文化工具就越多,对生活的存在主义态度就会变化。生活充满意义,是因为我们有欲望——我们会饥饿、口渴、渴望爱。我们必须在这些欲望间找到平衡。而我们对待时间流逝的态度至关重要,因为生命有限。无论我们如何从物理学上理解时间,都无法改变终将一死的事实。我们必须面对人类意义上的时间性——我们不断失去,并对未来充满渴望。
所以,思考时间既是一个科学问题,也是深刻的哲学问题。我认为这两者不应分开。人类是带着理性和知识的情感生物。我们理解自己的方式只有一种,就是把一切都联系起来。因此,对时间的反思,也是在潜移默化地反思生命的意义。
Edu 指南:从物理学家的视角看,过去和未来对我们意味着什么?
罗韦利:我们对待过去和未来的方式极大地影响了我们的生活。从某种意义上说,我们人类比其他任何动物都更活在过去和未来之中。所有哺乳动物都有记忆和预期,但人类在这方面超级擅长。我们会为下一季种植粮食,思考长远未来,研究几百、几千甚至几十亿年前的历史。
就个人而言,我们都背负着沉重的过去。我们为过去的错误心怀遗憾、愧疚和羞耻。我们也极度关注未来:工作会怎样?家庭会怎样?这种巨大的时间跨度是优势,但有时也是劣势。你越是不活在当下,就越可能活得糟糕,因为你总是不在 " 这里 "。
所以,接受我们存在的本质——这种在时间上的延展,充满了记忆和欲望——是一种艰难的平衡。我们的身份认同就是由记忆和对未来的憧憬构成的。在时间的分散与当下的存在之间取得平衡绝非易事。我们常在过去或未来投入过多心力,并因此饱受折磨——为已经过去的事痛苦,或为尚未发生的事焦虑。当我们能够重新专注于当下,生活以一种简单的方式变得更好了。
当然,我们不能完全忽视过去和未来。过马路前我必须看车,否则我可能会死。这是一种必须的平衡。对我来说,随着年龄增长,花时间思考时间本身,反而成了一种让我更贴近当下的方式。令人惊讶的是,我现在的生活比以前好多了。
Edu 指南:从微观视角来看,当我们投入做某件事时,感觉时间过得飞快;无聊或紧张时,又觉度日如年。这纯粹是心理过程,还是与物理意义上的时间也有关?
罗韦利:这纯粹是心理作用。我们都有这种体验,半小时转瞬即逝,或者半小时漫长得没有尽头。这是一种情景心理学。
然而从历史角度看,这很有趣。我们都有过时间灵活性的主观体验,但自从有了精确时钟后,人类越来越依赖客观时钟时间。我们认识到存在共同的非主观时间结构。但这并非终点。现代物理学告诉我们,即使所有时钟测量的也并非完全相同的 " 同一时间 ",它们之间也存在差异。
所以在某种意义上,我们对时间的主观心理感受——那种灵活性,反而比牛顿那种绝对、均匀流逝的时间图景更接近自然真实。牛顿图景只是近似理解。如果更仔细观察,不同时钟走速不同,与你我感知时间快慢因人因时而异的情况类似。并没有一个 " 真实 " 另一个 " 虚幻 "。两者都是描述现实的不同层次,不同精度的近似。
庄子、蝴蝶梦与量子物理
Edu 指南:让我们谈谈哲学家庄子。他对时间提出了截然不同的观点,例如在《齐物论》中,他常描述包括时间在内的一切,都处于不断变化之中,没有单一的绝对视角。您读到这些观点时,是否也有共鸣?
罗韦利:绝对有。这正是我觉得道家思想迷人的原因。其最核心方面就是:在理解世界时,不受限于单一的、绝对的视角。世界可从各种不同视角观察,它们都不错,没有一个能统领其余。而这恰恰就是现代物理学中时间发生的情况。我们摒弃了那种一切都在其中发生的 " 大钟 " 观念。世界依然在变化,但这种变化是由整体中无数流程共同创造的,而非单一流程。
《齐物论》是一本内容极其丰富的书。我非常喜欢的一个方面是,它认为确定性总是值得怀疑的。" 庄周梦蝶 " 故事中,庄子梦见蝴蝶,醒来后问:到底是我梦到了蝴蝶,还是蝴蝶梦到了我呢?这是一种深刻的怀疑,你永远无法绝对确定。但这没关系,这种不确定性并不可怕。
在我看来,西方哲学的很多流派犯了一个错误,即试图追求某种绝对的确定性。但我们不需要确定性,我们只是需要可靠的生活理念。这种对确定性的痛苦追求是误导性的。我们没有绝对确定性,我们可能一直都在做一只蝴蝶的梦,但这并不妨碍我们获取知识、增进对世界的理解并好好生活。
Edu 指南:庄子还有一个与惠子关于 " 鱼之乐 " 的著名对话。这涉及深刻的哲学问题:我们是否真能理解其他生命的感受?这可能也与您研究的 " 关系量子物理 " 有关——事物的属性取决于观察者与被观察对象之间的关系。您认为庄子的对话与关系量子物理的思想是否有相似之处?
罗韦利:是的。桥上两位哲人关于鱼之快乐的对话极具启发性,尤其关于意识和主体性的哲学讨论。这段对话非常微妙优美,它推翻了那种 " 你不能谈论鱼的快乐 " 的武断观点。惠子说:" 子非鱼,安知鱼之乐?" 庄子回答:" 子非我,安知我不知鱼之乐?" 最后庄子巧妙回应:" 请循其本。子曰‘汝安知鱼乐’云者,既已知吾知之而问我。我知之濠上也。"
这段对话的绝妙之处在于,它不仅表明交流是可能的,而且我们正在进行的这场关于 " 是否可知 " 的对话本身就证明了某种程度的理解存在。在当代哲学中,常有极端观点:要么你完全了解某事,要么根本不了解。而这段对话揭示的恰恰是,两个极端都是错误的。没有什么是我们完全了解的,但也没有什么是完全无法了解的。我们无需在客观和主观间划出绝对界限。
说我能 " 完全了解 " 一块石头,这是不对的;说我完全不能了解鱼之乐,也是不对的。在两种情况下,我都能学到很多东西,也总有我不了解的地方。因此,有意识的存在与自然界其他部分之间并没有绝对鸿沟。我们并非与自然分离。中国古代思想认为天人合一,我们本就是自然的一部分。从现代科学视角看,古代道家哲学因其视角主义和关系性洞见,与 " 关系量子力学 " 等前沿理论产生了深刻共鸣,也为理解意识提供了一种极具吸引力的框架。
世界没有唯一视角:人文、科学与 AI
Edu 指南:您刚才提到主观和客观之间没有明确界限,万物都是大自然的一部分。如今很多人强调科学的绝对正确性,认为科学能解释一切。而另一方面,我们人类经过漫长进化,从祖先那里继承了大量直觉和经验。您如何看待科学以及人类直觉与经验在社会生活中的角色?
罗韦利:科学是一项了不起的成就,是极其强大的思维工具,带来无数技术。但认为科学包括物理学——能解释一切的观点,是极其愚蠢的。
原因很简单。即便我们找到描述宇宙万物的基本方程,也绝不意味着我们理解了世界。因为知道基本方程和了解现象本身,完全是两回事。这就像说我学会了围棋或象棋基本规则,就成了大师。当然不是。了解规则和真正学会下棋是两回事。一个优秀棋手掌握的不仅是规则,而是规则所能演化出的无穷策略和故事。
同样的,如果我知道物理基本方程,而你的自行车坏了,我无法仅靠背诵麦克斯韦方程组修好它。我需要了解自行车机械原理这个 " 涌现 " 层面的知识。如果手指疼,我得看医生,这与基本粒子物理无关。万物皆遵循物理定律,但仅知道最底层规则,远不足以解决我们生活中关心的问题。
物理学不够,还需要化学。化学不够,还需要生物化学、生物学、心理学、社会学……如果要让女朋友开心,我无法运用麦克斯韦方程组,必须依靠情感和心理。生活是复杂的,科学的解释力远不如通常宣称的 " 万能 "。科学当然超级有用,但我们必须就事论事——心理问题从心理学角度解决,政治问题从政治角度解决。不同领域相互影响,但无法相互替代或彻底还原。我们生活中需要的知识远不止科学。
Edu 指南:现在在大学中,科学领域如物理、化学等非常重要,但人文学科却比以往更不受重视。您如何看待这些变化?
罗韦利:人文学科从根本上是教育的基石,忽视它们极其不明智。科学本身的演变,一直是在与哲学、艺术、文学、历史的对话中进行的。上世纪伟大科学家如爱因斯坦或玻尔,都是极具文化素养的人,了解很多东西方哲学。在欧洲古典传统和中国儒家传统中,有教养的人应了解经典、思想、哲学,有广博见识。
如果失去这种广博视野,我们就失去了人类最美好的东西之一,也简化了科学本身。伟大科学突破往往需要能从宏观角度思考、具备广泛文化素养的人。我始终坚持在教育中保持人文学科活力,要为人文留出空间。同样,人文学科学生对科学一窍不通,也同样是愚蠢的。一个只研究科学而不在乎哲学、音乐、文学的科学家,和一个只懂人文却拒绝科学的文人,都是片面的。
Edu 指南:在如今的人工智能时代,技术发展如此之快。人们认为甚至一些科学研究和日常技术任务,AI 都能比人类做得更好。现在有关于 " 当今哪些能力最为关键 " 的讨论,您会怎样回答这个问题?
罗韦利:AI 可以在很多事情上帮助我们,我们需要更加开放的思维。而这正是目前 AI 所不具备的。目前,即使最先进的 AI 在计算和模式识别方面表现出色,但在我看来,它离真正的创造力仍遥不可及。
现在的 AI 语言模型,本质上是在告诉你一个 " 普通人 " 会如何谈论某件事,它呈现的是平均水平的想法。而人类最擅长的是真正创造出全新东西,将现有知识体系中尚未关联的事物联系起来。
科技越进步,对低层次技能需求越少。我父亲上学时必须学手动开平方根,我们现在用手机就能算。但在更高层次思维方式上,我坚信 AI 还做不到。AI 有点被高估了。对于学生,我基本建议是:多阅读、多学习,而且不要局限于单一主题,要广泛涉猎各种不同主题。
Edu 指南:对于普通人,如果要分享您人生中的智慧,您会给他们什么建议,以过上更有意义或更好的生活?
罗韦利:我想说,就像美国人常说的那样," 放轻松 ",别太焦虑。生活是美好的。有太多东西要学习、要享受、要经历。我这一辈子都充满强烈好奇心,这让我获益匪浅。但要保持轻松心态。我们来这人世一遭,不是为了接受考验。我们来到这里,是为了全力以赴去体验、去创造、去爱,为自己,也为他人,并享受这趟生命的旅程。


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