《星際穿越》

從古至今，我們總在談論時間，感慨光陰似箭，視時間為生命和財富。在快節奏、高強度的都市生活里，時間更是稀有物資，我們總在著急趕路，拼命與時間賽跑。

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

而英國天文學作家科林·斯圖爾特從物理學的視角出發，在《你的腳比頭年輕》中用十篇文章簡練而生動地講述了關于時間的十個“秘密”。

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

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，而運動員依然會為領先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無數個0.01秒，完成一場豐盛的時間之旅，在極長和極短的時間尺度中，感受萬物生息、文明興衰。再微小的一瞬也可以是永恒，這是時間的終極浪漫，是生命存在的意義本身。

百頁精致篇幅，帶你上天入地、時光旅行，

包羅從原子到宇宙的億億級時間尺度

英國天文學家科林·斯圖爾特從物理學視角，

帶給你關于時間的十個“恍然小悟”

01

望遠鏡是時光機

遠離城市明亮的燈光，就有星星的光芒強烈地照耀下來。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是一種時光機。這臺機器讓你雖不能親自造訪，但也可一瞥遙遠的過去。

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秒內繞地球7圈半，而人的心臟1秒只能跳一次。這個極快的速度意味著，在我們的日常生活中，光可算瞬時傳播。你輕輕一按電燈開關，沒有須臾等待，光線就到了你的眼睛，實際的延遲——從燈泡到你，每0.3米延遲一萬億分之一秒——根本覺察不到。

而當你開始探索太空時，情況就會發生重大的變化，光要穿越的距離實打實地變成了天文數字。月亮，這個離我們最近的天體，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。我們可以把光想象成穿越太空寄來的明信片。當一張明信片扔在你門前時，它絕對不會告訴你此時此刻寫明信片的人正在干什么。它只能告訴你這個人幾天前在寫這張明信片時在做些什么——把這個信息送到你手上需要時間。明信片和光都只能告訴你以前的事。這意味著你絕不會看到現在的月亮，而只會看到它1.3秒前的樣子——進入你眼睛的是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米遠時，看到的不是現在的他，而是三萬億分之一秒前的他，那是光線從他臉上離開的時候。光要花時間穿越空間，這個情況就意味著根本就沒有一致的“現在”：我們看到的永遠是過去，絕不會是現在。

《星際穿越》

有件好玩的事可以嘗試一下：在網上可以查到距離地球的光年數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）就是個好例子。這是一顆橙紅色的恒星，離北斗七星不遠。37歲的你在夜空中找到它時，進入你眼睛的光在你人生第一次張開眼睛時就已經在宇宙中穿行了。每過一次生日，你就得換一顆距離再遠1光年的恒星，好和你長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，但它卻是一個星體的超級大都市，包含著上萬億顆的恒星。你之所以只能看到一點微弱的光斑，是因為仙女星系在250多萬光年以外，你看到的光在 250 多萬年前就出發了，那時我們的祖先之一，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。光從仙女星系到我們這里所花的時間，就是幾乎整個人類歷史展開所用的時間。凝視太空就是一種遙望過去的方法。

《降臨》

02

光陰似箭

1832 年，法國人薩迪·卡諾死在巴黎的一家看護院里，年僅 36 歲。他死于一場霍亂暴發。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墓，因為時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關于時間的最常見問題：為什么時間只向前走？

不消我說，你也知道未來會不斷變成過去，而過去絕不會變成未來。我們會從一個時刻進入下一刻，而不會返回上一刻。我們記得昨天的情況，而不是下周的事。人也都是先生后死。英國的天文學家亞瑟·愛丁頓把這個現象稱作“時間之箭”，一支指引我們走向明天的箭。后來產生了一個有趣的雙關語：“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，為什么時間以這樣的方式飛逝如箭。作為拿破侖·波拿巴的戰爭部長之子，薩迪·卡諾曾在法國軍隊中任工程師 。在他短暫而悲劇的一生中，他把大部分時間都投注到了理解一項最新式的發明當中，這項發明不久就會變革整個世界，那就是蒸汽機。他這本名為《論火的動力》的著作，發表時他才二十幾歲。書里闡釋了如何讓蒸汽機更高效地運轉。在他身后，這本書激發了其他物理學家的靈感，他們創立了一門全新的學科，叫“熱力學”。如今熱力學有四個“定律”：人們發現的四條似乎牢不可破的規則，闡釋了熱與能的運作。

對我們而言，其中最重要可能也是最有名的定律，就是熱力學第二定律。簡言之，這個定律認為無序總是在增加。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。物理學家用一個專門的詞來稱呼無序，叫“熵”。根據第二定律，熵總是不斷增加，結果就是宇宙變得越來越混亂。時間之箭始終從一個低熵區域（過去）指向一個高熵區域（未來）。

《降臨》

那么，無序性若一直增加，宇宙會發生什么呢？最終，整個宇宙會達到一種無序程度最大的狀態，不會再有能量來產生哪怕很短暫的一點秩序，也不會有恒星、行星或者生命。好消息是，宇宙要達到這種狀態，所需的年數至少是1后面跟上100個零。天文學家把它稱作宇宙的“熱寂”（有時候還叫“大凍結”或“大冷寂”）。熱力學之父開爾文勛爵在讀到薩迪·卡諾的書后直接受到了啟發 ，進而在1851年首次提出了這個觀點。

還有另一種可能：短短220 億年后會出現類似的結果，天文學家稱之為“大撕裂”。宇宙膨脹的速度，在一種名為“暗能量”的神秘物質的影響之下，正在不斷加快, 而暗能量的影響力會隨著星系之間距離的增加而不斷增長。這種趨勢如果不受約束地繼續下去，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，整個宇宙將只剩下碎片。這是一個令人警醒的見解。

即使會發生大撕裂而非大冷寂，宇宙也還要再存在數百億年。太空的超長壽命歸因于這樣一個奇怪的情況：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。138 億年前，宇宙的熵值只有現在的一千萬億分之一。假如當初萬物更加混亂，那么宇宙會以更快的速度走向衰亡，根本不會有足夠的時間來孕育行星和人類。那到底為什么宇宙一開始時熵這么低？這個問題恰恰是天文學中最令人困惑的謎團之一，半個多世紀以來一直沒有得到解決。

如果有一天我們能弄清這個問題，那么屆時時間之箭能告訴我們的，不僅有為什么我們會先經歷過去，再經歷未來，還有為什么會有我們來體驗時間的流逝。

《降臨》

03

時間甚或不存在

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

按這個思路，會得出一個驚人的結論：整個過去、現在和未來必定都在那里。我們根深蒂固地感到只有“現在”才是真實的，這就錯了。宇宙已經包含了一切已然發生和將要發生之事。在某個地方你正在降生，在另一個地方你正值彌留。在其他地方，J. F.肯尼迪正遭槍擊，世貿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。曾經活過的人和將要活在世間的人一道并存，只是存在于時空的不同部分之中。

《星際穿越》

這個概念就叫“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，你會看到過去和未來皆已發生。結局早已寫定。這本書本身是靜止不變的，就像個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。我們在一頁一頁翻動這些靜態的書頁時，會把每張新頁面（每個新時刻）和上一頁做比較，也必然會感受到變化，于是這有了這樣一個印象：我們被時間的河流帶著前進，這條河不停地從過去經現在流向未來。但我們不會說空間過去了或流逝了。時間其實也不會。時間的流逝是我們想象的虛構。

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

在一個更哲學化的層面上，塊狀宇宙理論認為未來已經在那里等著你了。你無法改變你的經歷，就像你在閱讀此頁時也無法改變本書的結尾。如果明天不是由今日發生之事創造的，那么人有自由意志的觀點就也像時間流逝一樣純屬幻景了。未來已經存在，且不可改變。從好的方面來想，你不必為做出錯誤的決定而自責不已：你無論如何都會做出那些決定，造成的糟糕結果也不可避免。有人或許稱之為“命運”。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？我個人倒不會為此煩惱。畢竟你不會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做出這個決定。歡迎進入“現實論”，這種思想認為只有現實發生的才是可能發生的。可能的未來只有一個，它已然預先決定了。

《星際穿越》

百頁精致篇幅，帶你上天入地、時光旅行，

包羅從原子到宇宙的億億級時間尺度

英國天文學家科林·斯圖爾特從物理學視角，

帶給你關于時間的十個“恍然小悟”