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時間是什麼?時間真實存在嗎?它本來就有,還是說它是被現代人建構出來的概念。
時間掌控我們的生活,每個人都希望擁有更多時間。企業用時間賺取金錢,科學家則能測量到非常準確的時間。美國研究人員發表的最新型原子鐘,倘若在137億年前宇宙誕生時啟動,至今誤差也不超過一秒。
不過, 時間究竟是什麼?儘管我們都很熟悉這個概念,但即使是最偉大的思想家也難以用言語來描述它。
一千多年以前,哲學家奧古斯丁(Augustine of Hippo)便承認:如果沒有人問我(時間是什麼),那我知道。但若是有人問起,我解釋不了。
時間,我們看不見也摸不著,它不像實物,不像桌子、椅子、空氣,它是虛的。
於是哲學家康德說,時間只是意識概念上的東西,用來定義事物發生的先後次序的。換句話說,「時間」和「空間」一樣,是一種「先天認識範疇」,是為了獲得感性材料而先天具有的人類屬性。
黑格爾如是說時間:「否定性這樣被自為地設定起來,就是時間。」「空間的真理性是時間,因此空間就變為時間;並不是我們很主觀地過渡到時間,而是空間本身過渡到時間。」
伯格森也這樣論述到:綿延像一條河流,是「無邊無底的長河,……向一個無法確定的方向流去。」所以真正的時間是一個具有不間斷的流動性。
海德格爾也對時間著迷:他從生存論出發,認為此在(Dasein)最能顯現存在的真義,因為無論此在存在狀態上、此在存在論上和此在存在的領悟和追問上,都比其他存在者具有優先地位。由此,此在具有兩種性質:一是生存優先地位,一是他向來指的是誰。
偉大的哲學家:康德
到了在牛頓牛爵爺的眼中,時間又成了宇宙的基本結構,它與物質的地位是一樣的,客觀存在於我們的宇宙中,構成了現今的宇宙。
針對時間是否存在的問題,其實物理學界是有爭議的!比如,施莫林教授就是這麼一個反傳統的物理學家。
加拿大的圓周理論物理研究院(Perimeter Institute for Theoretical Physics)專門研究物理學的基礎問題,該研究院的創辦人之一李‧施莫林教授(Lee Smolin)與這項難題纏鬥許久,他表示:面對科學時,了解時間的本質是最重要的關鍵。
牛頓牛爵爺
他為什麼認為時間的本質如此重要?這是因為若要了解事實,時間是核心的鑰匙。對大多數人而言,這個看法似乎有點言過其實。無論是大爆炸還是BBQ,各種形式的事實都取決於時間,那為什麼現在還在討論這個問題呢?
科學家的確著手探究了時間的奧秘,只是結論相當驚人。他們主張,根據最成功的物理學理論,時間並不存在。
但現在施莫林認為這些科學家受到根深柢固的想法和晦澀難解的數學誤導,忽視時間是真實存在的。他在頗具爭議的著作《時間重生》(Time Reborn)中表示,堅持這種愚蠢想法很危險,而接受時間是萬象的根基,則前景可期。如果他的說法正確,那麼時間不僅並非無足輕重,而且還是解釋宇宙運行的關鍵,甚至與我們的存在息息相關。
施莫林認為科學界視時間為幻象,這點很難對付。他表示,這反對時間存在的理論核心,依憑的是我們理解物理定律的方式。他的意思不是說物理定律錯了,只是科學家沒有理解它們真正的來源。根據以往的見解,宇宙中發生的一切都受物理定律主宰。他說,物理定律是絕對的,不受時間影響。這項特性使得物理定律能非常有效地預測未來:只要在重力定律代入地球今天的位置,就可計算出一百萬年後地球的準確位置。
三百多年前,牛頓試圖將他的萬有引力定律套用在整個宇宙,卻發現在處理無限空間時失效了。一世紀前,愛因斯坦提出更周全的重力理論廣義相對論,成功套用在宇宙上,但在大尺度上解釋大霹靂時還是失敗了。
1905年,愛因斯坦發表狹義相對論,根據此理論,時間是相對而不是絕對的。他預測,相對運動的時鐘所測得的時間,會比靜止的時鐘來得慢。
1960年代中期, 美國理論學家約翰‧惠勒(John Wheeler)和布萊斯‧戴維特(Bryce DeWitt)決定將所有科學領域中最成功的理論─量子理論套用在宇宙上,看看能否得到新結果。量子理論大多運用在次原子世界,不過至少理論上它可以解釋萬物,包含宇宙的大尺度運作。
他們成功推導出複雜得嚇人的方程式。根據量子理論,這個方程式描述了宇宙的真實性質,不過當中有一點相當令人震驚。就是這個方程式包含許多物理量,但大家都認為應該出現的某一項卻缺席了,那就是代表時間的t。
根據惠勒-戴維特方程式,宇宙的量子狀態是凍結的。施莫林表示,量子宇宙是不會改變的宇宙,一直停留在現狀。這與我們所見的真實天差地遠。
天文學家堅稱宇宙誕生自大爆炸,現在仍不斷膨脹。不斷有恆星誕生和死亡,人類也是如此。這中間一定有什麼差錯。
許多理論學家試圖找出方法,讓惠勒-戴維特方程式所描述的沒有時間的宇宙,出現我們所認知到的時間。施莫林表示:我詳加研究過這些方法,但我仍然認為它們全都無濟於事。他確信,只有從根本上重新思考時間,才能解決這個危機。
不過,不是每個人都同意這個說法。有些人堅持,無論我們覺得多難接受,惠勒-戴維特方程式確實揭示了時間的真相。抱持這類看法的人士中,以英國牛津大學理論物理學家朱利安‧巴伯(Julian Barbour)最為著名。他投入數十年時間探索惠勒-戴維特方程式的意義,1999年出版了相當出名的巨著《時間的終結》(The End of Time)。
巴伯的看法與施莫林不同,他堅持我們不能忽視惠勒-戴維特方程式中的時間意涵。他主張宇宙其實是一大批靜止的現在,就像宇宙影片膠捲上的畫格。要解釋宇宙的運作,在任何時刻(或現在)都不需要考慮時間。時間的流動感來自我們的心智處理這些畫格(巴伯稱之為時間膠囊),但時間本身並不存在。
施莫林十分讚揚巴伯的研究成果,不過他認為巴伯的概念和各種沒有時間的宇宙理論具有相同的缺陷:它難以提出可檢驗的預測,而且無法解釋沒有時間的物理定律最初從何而來。
施莫林認為自己能解決這些麻煩,甚至做得更多。為了達到這個目標,他開始研究目前全宇宙最奇特的物體:黑洞。
黑洞由巨大的恆星塌縮形成,最出名的特點是重力場極強,連光都逃不出它的掌握。我們目前仍不確定黑洞內部發生什麼事,但依據量子理論的線索,黑洞中心可能是全新宇宙的誕生地,每個新宇宙各自遵循不同的物理定律。
施莫林指出,如果這個說法正確,那麼達爾文的天擇理論可套用在宇宙上,最常見的宇宙將是最適合孕育黑洞的宇宙。他表示,我們可在我們的宇宙中檢驗這套理論。歷經無數次宇宙演化之後,我們的宇宙現在應該是按照適合孕育黑洞的物理定律運作。根據施莫林的說法,天文物理學家可以檢視這是否正確,並且回溯相關證據的發生時間(參見〈恆星寫成的時間證據〉一欄)。
不過,最令人驚訝的證據或許是人類的存在。巨大恆星在超新星爆炸中死亡,黑洞於焉誕生。有趣的是,這些恆星也製造了形成生命所需的碳、氧和其他元素。沒有這些巨大的恆星,就沒有孕育宇宙的黑洞,也沒有不斷演變的物理定律,當然也沒有人類。
因此施莫林提出,人類的存在或許正是宇宙演化的證據。由於演化得花時間,所以時間確實存在。這種證明時間真實性的論證方式相當令人驚奇,不是所有人都接受。德國科隆大學理論學家克勞斯‧基佛(Claus Kiefer)教授表示:說這些講法投機我覺得不為過。他甚至從頭質疑施莫林這番論述:目前完全沒有證據能證明新宇宙是誕生自黑洞內部。
然而有一點大家都同意:時間的確感覺像是真的。
如果施莫林是對的,那麼我們的宇宙只是無窮系列中最新的一個。宇宙隨著時間相繼出現,物理定律演化至今,不僅變得適合形成黑洞(新宇宙的誕生地),還適合形成生命(包括人類)的基礎元素。換句話說,時間解釋了我們的宇宙為何正好具備適合人類生存的條件。所以,施莫林的說法是否正確?還是如多數理論學家所說,時間其實只是幻象?只有時間能證明了。
我們現在如何理解時間,決定了我們如何思考未來。種種美妙的意外,皆源於時間的驚濤駭浪!接受時間的真實性,重拾時間在宇宙中的中心角色。
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但不管「時間」存在不存在,此刻正在看小K文章的你都是真實的!
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李.施莫林
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