盡管在數(shù)學(xué)上，時(shí)間維跟空間維沒(méi)有什么區(qū)別，但是在我們的意識(shí)中時(shí)間和空間卻是迥然不同的東西。生物選擇了在三個(gè)空間維度中進(jìn)化了數(shù)十億年，在它之中只有這三個(gè)空間維度的概念，其它的維度都被賦予了另外的意義，時(shí)間就是一個(gè)例子。
正如我們只認(rèn)為可見(jiàn)光才是真正的光一樣，盡管它只是光譜中極其有限的一小部分。WIFI也跟光是一樣的東西，但我們叫它無(wú)線電波而不是光。同樣的，我們已經(jīng)深深的習(xí)慣了三維的世界，其它的維度都已化作另外的理解，深深的蜷縮在我們的意識(shí)中。即便是對(duì)于基本粒子，我們也始終將其想象為三維的小球，而把額外的維度理解成它們的基本物理屬性，如質(zhì)量、電荷、自旋等。直到弦論的出現(xiàn)，人類才認(rèn)識(shí)到質(zhì)量、電荷、自旋正是由微觀粒子的其他維度的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)決定，這是物理學(xué)上極其深遠(yuǎn)的洞察。
時(shí)間一直是人類永恒的謎題，因?yàn)槿祟悷o(wú)法像感知空間那樣感知到時(shí)間，只能通過(guò)對(duì)空間中物體的運(yùn)動(dòng)變化以及對(duì)這些變化的記憶來(lái)標(biāo)度時(shí)間。盡管現(xiàn)在先進(jìn)的銫原子鐘已經(jīng)可以利用原子內(nèi)部的電子在兩個(gè)能級(jí)間跳躍時(shí)輻射出來(lái)的電磁波作為標(biāo)準(zhǔn)，去控制校準(zhǔn)電子振蕩器，進(jìn)而控制鐘的走動(dòng)，以至于可以精確到500萬(wàn)年才相差 1 秒，但是我們依然不知道時(shí)間的本質(zhì)。
銫原子鐘
牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間及空間是獨(dú)立存在的，時(shí)空的特性不受物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響，是絕對(duì)不變的。盡管這種樸素的時(shí)空觀現(xiàn)在看來(lái)是狹隘的、錯(cuò)誤的，但顯然牛頓在思考這個(gè)問(wèn)題時(shí)，已經(jīng)意識(shí)到物質(zhì)世界萬(wàn)物的發(fā)展必然是依托于某種背景的，而這種背景是永恒的、絕對(duì)的、超越于“變”與“不變”的，他把時(shí)空設(shè)定為這種背景只不過(guò)是受限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)思維。
進(jìn)入20世紀(jì)，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論讓人們對(duì)時(shí)空有了更深刻的認(rèn)識(shí)，他把時(shí)間看成同空間一樣的維度，并同空間中其它三維一起組成相互聯(lián)系的時(shí)空連續(xù)體，而質(zhì)量及能量可使此連續(xù)體發(fā)生曲率變化，從而導(dǎo)致引力，引力被理解為四維時(shí)空的表面張力，而時(shí)間被理解為跟其他空間維沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別的第四維度，只不過(guò)這個(gè)維度包含著事物發(fā)展的整個(gè)過(guò)程。但是這個(gè)解釋依然有很多問(wèn)題存在，例如時(shí)間方向問(wèn)題：在廣義相對(duì)論中時(shí)間是對(duì)稱的，這意味著時(shí)間反演同樣符合理論，可時(shí)間似乎總是沿著一個(gè)方向延展，而這種方向性與我們的記憶又似乎存在某種內(nèi)在聯(lián)系，很明顯我們只能記住過(guò)去，而不能記住將來(lái)，這被稱為心理學(xué)時(shí)間箭頭。
時(shí)空連續(xù)體
有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，時(shí)間的本質(zhì)是宇宙中物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而方向性是由“因果聯(lián)系的單向性”決定的，因?yàn)槿说挠洃浵到y(tǒng)跟物質(zhì)運(yùn)動(dòng)都受同樣的因果律的支配，所以自然產(chǎn)生了統(tǒng)一的方向性。我們知道運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，假如宇宙中只有A和B兩個(gè)物體，且兩者做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，A的運(yùn)動(dòng)就只能由B的運(yùn)動(dòng)來(lái)彰顯，反過(guò)來(lái)也是如此，且這種相對(duì)性遵循數(shù)學(xué)變換。單獨(dú)考察A及B我們得不到任何的運(yùn)動(dòng)概念，因?yàn)槿魏挝矬w相對(duì)于自身都是絕對(duì)靜止的。當(dāng)宇宙中的物體復(fù)雜到一定程度時(shí)，這些相對(duì)關(guān)系就組成了極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，盡管人類可以選取一個(gè)參照物作出對(duì)其他物體運(yùn)動(dòng)的描述，但這種描述本身也蘊(yùn)含了復(fù)雜的人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于周圍世界的運(yùn)動(dòng)和變換，一個(gè)單獨(dú)的部分的運(yùn)動(dòng)必定影響到整體中其它部分。如果時(shí)間確實(shí)是宇宙中物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么時(shí)間的相對(duì)性就具有更加普遍和深刻的意義，人類意識(shí)中的時(shí)間可能就是宇宙的整體運(yùn)動(dòng)在人腦中的投射。
愛(ài)因斯坦晚年的信件中曾經(jīng)表達(dá)過(guò)自己對(duì)時(shí)間本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，他認(rèn)為時(shí)間只不過(guò)是人的主觀感受，并不實(shí)際存在于物理世界中，即時(shí)間方向只是一種心理學(xué)時(shí)間箭頭。我相信愛(ài)因斯坦這種認(rèn)識(shí)不是一個(gè)年邁的老者在生命即將走到盡頭時(shí)對(duì)物理學(xué)的絕望，而是在對(duì)時(shí)間的相對(duì)性思考了一生的感悟。也許我們正如時(shí)間列車上的一個(gè)乘客，坐在背朝著行駛方向的位置上，看到的只有過(guò)去而沒(méi)有將來(lái)，我們過(guò)于沉浸過(guò)往的風(fēng)景，而忘記了可以轉(zhuǎn)身面向未來(lái)。
愛(ài)因斯坦
但遺憾的是目前科學(xué)對(duì)意識(shí)運(yùn)作的了解還處于相當(dāng)初級(jí)的階段，所以我們很難通過(guò)純粹的物理學(xué)來(lái)解釋這種時(shí)間箭頭的產(chǎn)生機(jī)制，只能較為粗略的感受到這種箭頭與因果有關(guān)，因?yàn)橐粋€(gè)非常明顯的事實(shí)是：未來(lái)總是由過(guò)去發(fā)生的事情導(dǎo)致。當(dāng)然我們不能排除“因果性也是我們的主觀感受”的可能，現(xiàn)在我們似乎又陷入了絕對(duì)唯心主義的泥潭，但幸好1977年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者普利高津的發(fā)現(xiàn)又帶給我們一線曙光。
普利高津
普利高津的“耗散結(jié)構(gòu)”理論揭示了時(shí)間的方向似乎來(lái)自于非平衡熱力學(xué)系統(tǒng)的不可逆性，指出了時(shí)間方向是一種熱力學(xué)時(shí)間箭頭。在非平衡系統(tǒng)中，與外界有著物質(zhì)與能量的交換的情況下，系統(tǒng)內(nèi)有許多變化著的因素，它們相互聯(lián)系、相互制約，當(dāng)各要素存在復(fù)雜的非線性相干效應(yīng)時(shí)就可能產(chǎn)生自組織現(xiàn)象，普利高津把這種條件下生成的自組織有序態(tài)定義為耗散結(jié)構(gòu)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)典型的耗散結(jié)構(gòu)的形成與維持至少需要具備三個(gè)基本條件：一是系統(tǒng)必須是開(kāi)放系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)都不可能產(chǎn)生耗散結(jié)構(gòu)；二是系統(tǒng)必須處于遠(yuǎn)離平衡的非線性區(qū)。在平衡區(qū)或近平衡區(qū)都不可能從一種有序走向另一更為高級(jí)的有序；三是系統(tǒng)中必須有某些非線性動(dòng)力學(xué)過(guò)程，如正負(fù)反饋機(jī)制等，正是這種非線性相互作用使得系統(tǒng)內(nèi)各要素之間產(chǎn)生協(xié)同動(dòng)作和相干效應(yīng)，從而使得系統(tǒng)從雜亂無(wú)章變?yōu)榫挥行颉?/span>
也就是說(shuō)，系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程完全可以經(jīng)過(guò)突變，通過(guò)能量的耗散與系統(tǒng)內(nèi)非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制來(lái)形成和維持與平衡結(jié)構(gòu)完全不同的時(shí)空有序結(jié)構(gòu)，這就是耗散結(jié)構(gòu)理論的精髓之所在。一個(gè)耗散系統(tǒng)必須不斷地從外界引入負(fù)熵，以抵消對(duì)象體內(nèi)正熵的增加，從而確保對(duì)象不斷地走向更高層次的穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)。普利高津認(rèn)為相對(duì)論具有局限性，因?yàn)樗墙⒃诳煞e的閔可夫斯基空間的基礎(chǔ)上的，因而該理論是時(shí)間對(duì)稱的，但使用量子理論，可以推廣到使用不可積系統(tǒng)證明時(shí)間的天然不可逆性，正是這種不可逆性決定了時(shí)間的方向。普利高津認(rèn)為我們的世界是一個(gè)由概率定律支配的不斷建構(gòu)的世界，生命和物質(zhì)沿時(shí)間方向不斷演化，使我們從一個(gè)“存在”的世界走向一個(gè)“生成”的世界。
這就給了一個(gè)將心理學(xué)時(shí)間箭頭與熱力學(xué)時(shí)間箭頭統(tǒng)一在一起的解釋，我們對(duì)時(shí)間方向的心理學(xué)時(shí)間箭頭，正是由我們頭腦中的熱力學(xué)時(shí)間箭頭所決定的，即我們必須在熵增加的順序上才能將事物記住。而熵隨時(shí)間的增加其實(shí)是因?yàn)槲覀兊拇竽X只能在熵增加的方向上測(cè)量時(shí)間，這句話實(shí)際上表明了時(shí)間是由概率的不可逆導(dǎo)致的熵增。對(duì)應(yīng)于物理世界，就是熱力學(xué)第二定律及因果律。對(duì)于人的意識(shí)來(lái)說(shuō)，就是一種主觀感受，因?yàn)橐庾R(shí)可以依據(jù)這種不對(duì)稱性區(qū)分過(guò)去和未來(lái)。我們討論時(shí)間的方向?qū)嵸|(zhì)上是在討論一個(gè)孤立的概率系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)涵蓋從簡(jiǎn)單有序到復(fù)雜無(wú)序的整個(gè)變化過(guò)程，人類意識(shí)是這個(gè)變化鏈條中的一環(huán)，它通過(guò)破碎周圍有序的結(jié)構(gòu)吸取更多的能量，試圖建立一個(gè)更加穩(wěn)定有序的世界，這個(gè)過(guò)程就像一個(gè)孩子推倒周圍的積木，而只選出其中的一部分重新搭建一座摩天大樓，整個(gè)過(guò)程本身是一個(gè)不可逆的過(guò)程，而反映在人的意識(shí)中則表現(xiàn)為時(shí)間的流逝。一個(gè)更為普遍的例子是玻璃杯被打碎的過(guò)程，破碎的杯子比完整的杯子更無(wú)序，杯子整體的有序結(jié)構(gòu)被肢解，變成了杯子碎片各部分之間更多的關(guān)聯(lián)，即兩塊相鄰碎片的邊緣可以準(zhǔn)確吻合。在系統(tǒng)原始有序的結(jié)構(gòu)中，部分之間具有某種連續(xù)性，“從有序到無(wú)序之間的轉(zhuǎn)化”使得部分之間的連續(xù)性斷裂，在斷裂的過(guò)程中整體的連續(xù)性轉(zhuǎn)變成了離散的部分間的相關(guān)性。從某種意義上說(shuō)，復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換都對(duì)應(yīng)于拓?fù)鋵W(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)，熵增也意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性向離散性的轉(zhuǎn)變。
稍微懂一些軟件編程的人都知道，如果要用程序構(gòu)造一個(gè)物體，比如畫(huà)一個(gè)圓，一定要先制定一個(gè)算法，這個(gè)算法需要先確定圓周上點(diǎn)所滿足的規(guī)律；然后需要給出一些初始參數(shù)，比如圓心，半徑；最后需要做一個(gè)循環(huán)，把符合條件的點(diǎn)打印出來(lái)。這里有三個(gè)關(guān)鍵的要素：規(guī)則，參數(shù)，時(shí)序，規(guī)則和參數(shù)我們比較容易了解，時(shí)序就稍微復(fù)雜一點(diǎn)，它本質(zhì)上是程序創(chuàng)造的時(shí)間，有了這個(gè)“時(shí)間”，才能把規(guī)則表現(xiàn)出來(lái)，否則，規(guī)則永遠(yuǎn)都是連續(xù)的抽象的可能性。在創(chuàng)造一個(gè)新世界的時(shí)候，虛擬的時(shí)間是必不可少的，它實(shí)際上是把抽象的連續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散狀態(tài)用以展現(xiàn)。但是通過(guò)類比，我們也能發(fā)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)間其實(shí)是依賴于這臺(tái)計(jì)算機(jī)所在的世界的時(shí)序的，程序中的循環(huán)或定時(shí)器，始終由計(jì)算機(jī)本身時(shí)鐘標(biāo)度，計(jì)算機(jī)中的所有物體都是在這個(gè)時(shí)鐘標(biāo)度下運(yùn)行。這看起來(lái)跟愛(ài)因斯坦的相對(duì)論不同，好像又回到了牛頓的絕對(duì)時(shí)間概念之中，其實(shí)不然，假如我們的宇宙正是這樣一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，那么宇宙的所有的事物都由超小的單位時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，不停地描畫(huà)宇宙的每一個(gè)細(xì)節(jié)，使得我們的世界得以形成，并展現(xiàn)出宏觀的世界，這個(gè)宏觀世界中包括我們。
而我們?yōu)榱擞^測(cè)宏觀世界，根據(jù)宏觀物體的運(yùn)動(dòng)又設(shè)計(jì)了自己的時(shí)鐘，這些時(shí)鐘常用的單位是秒，這些宏觀物體的運(yùn)動(dòng)顯然是符合相對(duì)論的，但是我們永遠(yuǎn)不要忘記我們都是由構(gòu)建這個(gè)宇宙的超小時(shí)間單位驅(qū)動(dòng)的，這些超小時(shí)間單位只能由“構(gòu)建我們這個(gè)宇宙超級(jí)計(jì)算機(jī)”的時(shí)序來(lái)決定，我們對(duì)此無(wú)能為力。也就是說(shuō)不僅時(shí)間的長(zhǎng)短是相對(duì)的，時(shí)間的概念其實(shí)也是相對(duì)的，我們定義的時(shí)間本質(zhì)上不同于“構(gòu)建我們這個(gè)世界”的超級(jí)計(jì)算機(jī)所使用的時(shí)間。這也是為什么“盡管我們定義的時(shí)間可以讓我們?cè)诮咏馑俚娘w船中相對(duì)于外面的觀察者變得非常緩慢，但我們?cè)陲w船中卻毫無(wú)察覺(jué)”的原因，因?yàn)槲覀儽仨氀刂A(chǔ)時(shí)序進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，而這個(gè)基礎(chǔ)時(shí)序是整個(gè)宇宙展現(xiàn)及運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。換句話說(shuō)，這個(gè)基礎(chǔ)時(shí)序參與并創(chuàng)造了我們，它存在于我們的意識(shí)和一切事物之中，但它不是我們可以決定的，我們能做的只是定義我們自己的時(shí)間并用以量度我們周圍的世界。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)我們的時(shí)間與尺度、速度有很大的關(guān)聯(lián)性，在越遠(yuǎn)離我們的尺度及速度之外的宏觀或微觀世界，我們的時(shí)間的相對(duì)性就越發(fā)明顯。
世界內(nèi)部都包含了規(guī)則及時(shí)序。規(guī)則規(guī)定了可能性，時(shí)序驅(qū)動(dòng)可能性的表達(dá)，它構(gòu)建了世界的因果律。世界中的觀察者只能定義自己的時(shí)間，并近似的對(duì)因果律進(jìn)行解釋。在我們的宇宙中，這種基礎(chǔ)時(shí)序就表現(xiàn)為概率的不可逆，在熱力學(xué)中表現(xiàn)為熵增，在心理學(xué)中表現(xiàn)為我們只能記住過(guò)去而不是將來(lái)，每個(gè)觀察者只能用自己定義的時(shí)間量度周圍的運(yùn)動(dòng)，這種時(shí)間無(wú)可避免的表現(xiàn)出相對(duì)性。換句說(shuō)，人腦是無(wú)法直接感知這個(gè)基礎(chǔ)時(shí)鐘的，因?yàn)橐庾R(shí)本身就由它驅(qū)動(dòng)。
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