《星際穿越》

從古至今，我們總在談?wù)摃r(shí)間，感慨光陰似箭，視時(shí)間為生命和財(cái)富。在快節(jié)奏、高強(qiáng)度的都市生活里，時(shí)間更是稀有物資，我們總在著急趕路，拼命與時(shí)間賽跑。

可是，時(shí)間到底是什么？我們習(xí)慣以分秒來度量的時(shí)間一定準(zhǔn)確嗎？為什么我們從來沒有質(zhì)疑過，時(shí)間真的存在嗎？為什么時(shí)間永遠(yuǎn)向前，我們不可阻擋地走向未來卻無法回到過去？時(shí)間真的從我們的生命中流逝了嗎？……我們似乎很難解釋時(shí)間究竟以怎樣的形式存在于我們的生命中。

而英國(guó)天文學(xué)作家科林·斯圖爾特從物理學(xué)的視角出發(fā)，在《你的腳比頭年輕》中用十篇文章簡(jiǎn)練而生動(dòng)地講述了關(guān)于時(shí)間的十個(gè)“秘密”。

原來1秒鐘的長(zhǎng)度一直在變化；原來腳真的有可能比頭年輕；原來時(shí)間與空間從不分離，我們可以穿越空間，那也意味著時(shí)間旅行并不只是妄想；而當(dāng)我們埋頭與時(shí)間賽跑，試圖扭轉(zhuǎn)命運(yùn)、改變未來時(shí)，“塊狀宇宙論”提醒我們，時(shí)間可能從未流逝，過去、現(xiàn)在與未來同時(shí)存在著，我們走向的或許是宇宙為我們寫就的命運(yùn)……

科林說，凝視太空就是一種遙望過去的方法。在宇宙的138億歲面前，人類歷史也不過倏忽一瞬，而運(yùn)動(dòng)員依然會(huì)為領(lǐng)先0.01秒拼盡全力。別小看0.01秒，它夠銫原子鐘震蕩近億次。盡管生命短暫，卻足夠我們把握和體驗(yàn)無數(shù)個(gè)0.01秒，完成一場(chǎng)豐盛的時(shí)間之旅，在極長(zhǎng)和極短的時(shí)間尺度中，感受萬物生息、文明興衰。再微小的一瞬也可以是永恒，這是時(shí)間的終極浪漫，是生命存在的意義本身。

百頁(yè)精致篇幅，帶你上天入地、時(shí)光旅行，

包羅從原子到宇宙的億億級(jí)時(shí)間尺度

英國(guó)天文學(xué)家科林·斯圖爾特從物理學(xué)視角，

帶給你關(guān)于時(shí)間的十個(gè)“恍然小悟”

01

望遠(yuǎn)鏡是時(shí)光機(jī)

遠(yuǎn)離城市明亮的燈光，就有星星的光芒強(qiáng)烈地照耀下來。行星的光芒足以投射陰影，而朦朧的銀河橫跨在我們頭頂，宛若一道美麗的宇宙之虹。盡管看起來不太像，但這幅壯觀的天空景象其實(shí)是一種時(shí)光機(jī)。這臺(tái)機(jī)器讓你雖不能親自造訪，但也可一瞥遙遠(yuǎn)的過去。

論速度，光冠絕全宇宙。它以近30萬千米的驚人秒速穿越空間。憑著此等迅捷，光能在1秒內(nèi)繞地球7圈半，而人的心臟1秒只能跳一次。這個(gè)極快的速度意味著，在我們的日常生活中，光可算瞬時(shí)傳播。你輕輕一按電燈開關(guān)，沒有須臾等待，光線就到了你的眼睛，實(shí)際的延遲——從燈泡到你，每0.3米延遲一萬億分之一秒——根本覺察不到。

而當(dāng)你開始探索太空時(shí)，情況就會(huì)發(fā)生重大的變化，光要穿越的距離實(shí)打?qū)嵉刈兂闪颂煳臄?shù)字。月亮，這個(gè)離我們最近的天體，在384400千米之外。光要花1.3秒走過這段距離，因此我們說月球離我們有1.3光秒遠(yuǎn)。我們可以把光想象成穿越太空寄來的明信片。當(dāng)一張明信片扔在你門前時(shí)，它絕對(duì)不會(huì)告訴你此時(shí)此刻寫明信片的人正在干什么。它只能告訴你這個(gè)人幾天前在寫這張明信片時(shí)在做些什么——把這個(gè)信息送到你手上需要時(shí)間。明信片和光都只能告訴你以前的事。這意味著你絕不會(huì)看到現(xiàn)在的月亮，而只會(huì)看到它1.3秒前的樣子——進(jìn)入你眼睛的是1.3秒前離開月亮的光。日常生活中你和別人打交道也是一樣：你距離某人1米遠(yuǎn)時(shí)，看到的不是現(xiàn)在的他，而是三萬億分之一秒前的他，那是光線從他臉上離開的時(shí)候。光要花時(shí)間穿越空間，這個(gè)情況就意味著根本就沒有一致的“現(xiàn)在”：我們看到的永遠(yuǎn)是過去，絕不會(huì)是現(xiàn)在。

《星際穿越》

有件好玩的事可以嘗試一下：在網(wǎng)上可以查到距離地球的光年數(shù)和你的年齡相同的星星：如果你37歲，你就可以查看距離地球37光年的恒星。大角星（距地球36.7光年）就是個(gè)好例子。這是一顆橙紅色的恒星，離北斗七星不遠(yuǎn)。37歲的你在夜空中找到它時(shí)，進(jìn)入你眼睛的光在你人生第一次張開眼睛時(shí)就已經(jīng)在宇宙中穿行了。每過一次生日，你就得換一顆距離再遠(yuǎn)1光年的恒星，好和你長(zhǎng)大一歲的情況保持同步。在兩次生日之間，星光一直忙于穿越另一個(gè)9.46萬億千米的空間。

仙女星系可能看上去不是那么壯麗，但它卻是一個(gè)星體的超級(jí)大都市，包含著上萬億顆的恒星。你之所以只能看到一點(diǎn)微弱的光斑，是因?yàn)橄膳窍翟?50多萬光年以外，你看到的光在 250 多萬年前就出發(fā)了，那時(shí)我們的祖先之一，第一種人屬生物“能人”才剛開始用石頭制作第一批工具。最早的智人在30萬年前方始出現(xiàn)。光從仙女星系到我們這里所花的時(shí)間，就是幾乎整個(gè)人類歷史展開所用的時(shí)間。凝視太空就是一種遙望過去的方法。

《降臨》

02

光陰似箭

1832 年，法國(guó)人薩迪·卡諾死在巴黎的一家看護(hù)院里，年僅 36 歲。他死于一場(chǎng)霍亂暴發(fā)。霍亂是極具傳染性的疾病，他的大部分著作因而都被一同埋入了墳?zāi)梗驗(yàn)闀r(shí)人害怕這些作品也遭到了疾病的污染。他唯一傳世的書籍最終幫助我們解釋了一個(gè)關(guān)于時(shí)間的最常見問題：為什么時(shí)間只向前走？

不消我說，你也知道未來會(huì)不斷變成過去，而過去絕不會(huì)變成未來。我們會(huì)從一個(gè)時(shí)刻進(jìn)入下一刻，而不會(huì)返回上一刻。我們記得昨天的情況，而不是下周的事。人也都是先生后死。英國(guó)的天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓把這個(gè)現(xiàn)象稱作“時(shí)間之箭”，一支指引我們走向明天的箭。后來產(chǎn)生了一個(gè)有趣的雙關(guān)語：“光陰似飛箭，果蠅向香蕉（Time flies like an arrow; fruit flies like a banana）。”

正是薩迪·卡諾的著作讓我們開始明白，為什么時(shí)間以這樣的方式飛逝如箭。作為拿破侖·波拿巴的戰(zhàn)爭(zhēng)部長(zhǎng)之子，薩迪·卡諾曾在法國(guó)軍隊(duì)中任工程師 。在他短暫而悲劇的一生中，他把大部分時(shí)間都投注到了理解一項(xiàng)最新式的發(fā)明當(dāng)中，這項(xiàng)發(fā)明不久就會(huì)變革整個(gè)世界，那就是蒸汽機(jī)。他這本名為《論火的動(dòng)力》的著作，發(fā)表時(shí)他才二十幾歲。書里闡釋了如何讓蒸汽機(jī)更高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。在他身后，這本書激發(fā)了其他物理學(xué)家的靈感，他們創(chuàng)立了一門全新的學(xué)科，叫“熱力學(xué)”。如今熱力學(xué)有四個(gè)“定律”：人們發(fā)現(xiàn)的四條似乎牢不可破的規(guī)則，闡釋了熱與能的運(yùn)作。

對(duì)我們而言，其中最重要可能也是最有名的定律，就是熱力學(xué)第二定律。簡(jiǎn)言之，這個(gè)定律認(rèn)為無序總是在增加。任何曾試圖保持房屋、院子和桌面整潔的人都能證明這一點(diǎn)。物理學(xué)家用一個(gè)專門的詞來稱呼無序，叫“熵”。根據(jù)第二定律，熵總是不斷增加，結(jié)果就是宇宙變得越來越混亂。時(shí)間之箭始終從一個(gè)低熵區(qū)域（過去）指向一個(gè)高熵區(qū)域（未來）。

《降臨》

那么，無序性若一直增加，宇宙會(huì)發(fā)生什么呢？最終，整個(gè)宇宙會(huì)達(dá)到一種無序程度最大的狀態(tài)，不會(huì)再有能量來產(chǎn)生哪怕很短暫的一點(diǎn)秩序，也不會(huì)有恒星、行星或者生命。好消息是，宇宙要達(dá)到這種狀態(tài)，所需的年數(shù)至少是1后面跟上100個(gè)零。天文學(xué)家把它稱作宇宙的“熱寂”（有時(shí)候還叫“大凍結(jié)”或“大冷寂”）。熱力學(xué)之父開爾文勛爵在讀到薩迪·卡諾的書后直接受到了啟發(fā) ，進(jìn)而在1851年首次提出了這個(gè)觀點(diǎn)。

還有另一種可能：短短220 億年后會(huì)出現(xiàn)類似的結(jié)果，天文學(xué)家稱之為“大撕裂”。宇宙膨脹的速度，在一種名為“暗能量”的神秘物質(zhì)的影響之下，正在不斷加快, 而暗能量的影響力會(huì)隨著星系之間距離的增加而不斷增長(zhǎng)。這種趨勢(shì)如果不受約束地繼續(xù)下去，將變成一股不可阻擋的巨力。恒星、行星甚至原子都將被撕裂，整個(gè)宇宙將只剩下碎片。這是一個(gè)令人警醒的見解。

即使會(huì)發(fā)生大撕裂而非大冷寂，宇宙也還要再存在數(shù)百億年。太空的超長(zhǎng)壽命歸因于這樣一個(gè)奇怪的情況：誕生于大爆炸的宇宙似乎曾處于一種高度有序的低熵狀態(tài)。138 億年前，宇宙的熵值只有現(xiàn)在的一千萬億分之一。假如當(dāng)初萬物更加混亂，那么宇宙會(huì)以更快的速度走向衰亡，根本不會(huì)有足夠的時(shí)間來孕育行星和人類。那到底為什么宇宙一開始時(shí)熵這么低？這個(gè)問題恰恰是天文學(xué)中最令人困惑的謎團(tuán)之一，半個(gè)多世紀(jì)以來一直沒有得到解決。

如果有一天我們能弄清這個(gè)問題，那么屆時(shí)時(shí)間之箭能告訴我們的，不僅有為什么我們會(huì)先經(jīng)歷過去，再經(jīng)歷未來，還有為什么會(huì)有我們來體驗(yàn)時(shí)間的流逝。

《降臨》

03

時(shí)間甚或不存在

明天從何而來？我們已經(jīng)在許多場(chǎng)合下了解到，愛因斯坦的理論告訴我們，宇宙是一片廣袤的時(shí)空。根據(jù)我們現(xiàn)在最好的理論，大爆炸創(chuàng)造了全部的空間和時(shí)間。沒有任何過程能創(chuàng)造更多的時(shí)空。所以，不能因?yàn)槲覀儎傉f過無法創(chuàng)造更多時(shí)間，就認(rèn)為明天還不存在。明天必定已經(jīng)存在。同樣，過去也無法神奇地消失。要是過去消失了，那時(shí)空就要不斷地從宇宙中移除。好比你沿著一條長(zhǎng)長(zhǎng)的公路開車：下一段柏油路不會(huì)在你開近的那一刻才突然顯現(xiàn)，你開過的那段路也不會(huì)馬上消失。時(shí)間為什么要和空間有所不同？畢竟愛因斯坦已經(jīng)告訴我們，空間和時(shí)間是同一枚硬幣的兩面 。

按這個(gè)思路，會(huì)得出一個(gè)驚人的結(jié)論：整個(gè)過去、現(xiàn)在和未來必定都在那里。我們根深蒂固地感到只有“現(xiàn)在”才是真實(shí)的，這就錯(cuò)了。宇宙已經(jīng)包含了一切已然發(fā)生和將要發(fā)生之事。在某個(gè)地方你正在降生，在另一個(gè)地方你正值彌留。在其他地方，J. F.肯尼迪正遭槍擊，世貿(mào)中心雙子塔正在崩塌，而你玄玄孫輩的小孩正在笑你還要自己開車。曾經(jīng)活過的人和將要活在世間的人一道并存，只是存在于時(shí)空的不同部分之中。

《星際穿越》

這個(gè)概念就叫“塊狀宇宙”。我敢打賭，它肯定讓你深感不安。看待這個(gè)概念的另一種方式是把塊狀宇宙想象成一本書。如果你從外面就能看這本書，你會(huì)看到過去和未來皆已發(fā)生。結(jié)局早已寫定。這本書本身是靜止不變的，就像個(gè)混凝土砌塊似的放在那里（這也是“塊狀宇宙”一名的由來）。但是，我們卻困在書的里面。我們?cè)谝豁?yè)一頁(yè)翻動(dòng)這些靜態(tài)的書頁(yè)時(shí)，會(huì)把每張新頁(yè)面（每個(gè)新時(shí)刻）和上一頁(yè)做比較，也必然會(huì)感受到變化，于是這有了這樣一個(gè)印象：我們被時(shí)間的河流帶著前進(jìn)，這條河不停地從過去經(jīng)現(xiàn)在流向未來。但我們不會(huì)說空間過去了或流逝了。時(shí)間其實(shí)也不會(huì)。時(shí)間的流逝是我們想象的虛構(gòu)。

我們每個(gè)人會(huì)通過不同的路徑穿過這本時(shí)空之書，取決于我們走得多快 。如果我比你更快地穿過時(shí)空，那么我將以更快的速度瀏覽完這些頁(yè)面，更快地到達(dá)“未來”這個(gè)末尾（時(shí)間膨脹）。我相對(duì)你的穿越速度越快，你我之間的差別就越大。你也可以把一頁(yè)書窩成一個(gè)圈，讓它和上一頁(yè)相交（回到過去的時(shí)間旅行）。但你無法改變已經(jīng)寫在書頁(yè)上的東西。這就是為什么在希特勒或你的祖父還是孩子的時(shí)候，你無法殺死他們。

在一個(gè)更哲學(xué)化的層面上，塊狀宇宙理論認(rèn)為未來已經(jīng)在那里等著你了。你無法改變你的經(jīng)歷，就像你在閱讀此頁(yè)時(shí)也無法改變本書的結(jié)尾。如果明天不是由今日發(fā)生之事創(chuàng)造的，那么人有自由意志的觀點(diǎn)就也像時(shí)間流逝一樣純屬幻景了。未來已經(jīng)存在，且不可改變。從好的方面來想，你不必為做出錯(cuò)誤的決定而自責(zé)不已：你無論如何都會(huì)做出那些決定，造成的糟糕結(jié)果也不可避免。有人或許稱之為“命運(yùn)”。而從不好的方面想，如果你做什么都無法改善自己的未來，那為什么還要努力奮斗？我個(gè)人倒不會(huì)為此煩惱。畢竟你不會(huì)在讀完本書后就突然改變想法。如果你真的改了想法，那也是無論如何你都會(huì)做出這個(gè)決定。歡迎進(jìn)入“現(xiàn)實(shí)論”，這種思想認(rèn)為只有現(xiàn)實(shí)發(fā)生的才是可能發(fā)生的。可能的未來只有一個(gè)，它已然預(yù)先決定了。

《星際穿越》

百頁(yè)精致篇幅，帶你上天入地、時(shí)光旅行，

包羅從原子到宇宙的億億級(jí)時(shí)間尺度

英國(guó)天文學(xué)家科林·斯圖爾特從物理學(xué)視角，

帶給你關(guān)于時(shí)間的十個(gè)“恍然小悟”