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10 杀死克洛诺斯之梦（第2页）

一切都始于美国物理学家约翰·惠勒和布莱斯·德维特的研究，以及一次过久的候机过程。约翰是普林斯顿大学的教授，20世纪30年代末起爱因斯坦也曾任教于此。第二次世界大战期间，约翰·惠勒曾在洛斯阿拉莫斯实验室参与曼哈顿计划，之后又跟随爱德华·泰勒造出第一枚氢弹。再次回到大学工作后，他决定投身最冒险也最困难的研究：统一广义相对论和量子力学。与他合作的是德维特，这位也是非常出色的理论物理学家，比惠勒小十几岁，生活在北卡罗来纳州，两人是非常要好的朋友。20世纪60年代中期，经常出差的惠勒有一次要在罗利-达勒姆机场中转去往费城。由于下一班飞往费城的飞机还有几个小时才起飞，于是他决定打电话给住在附近的好友德维特。惠勒问他想不想借此机会讨论一下两人的研究，德维特欣然同意了，并马上带着笔记——上面记着他最近在研究的一个公式——前往机场。就在那几个小时里，两人为一项研究打下了最初的基础，其成果在几年后被斯蒂芬·霍金称为“描述宇宙波函数的方程”。

惠勒-德维特方程无法解决所有的量子引力问题，但会成为其他许多发展的基础。值得注意的是，此方程中没有出现时间。物理学家们第一次显露出这样一个可怕的怀疑，又或者是暗暗的希望：时间并不是现实的基本组成。换句话说，在基本层面上描述宇宙并不需要时间。

惠勒和德维特描绘了一个被“冻”住的宇宙，它没有变化，好像被锁定在一个永恒的瞬间。这让人想起中世纪的某些神秘主义者，通神时的灵魂出窍也让他们的时间停在那一刻。

接下来的几年里，不同的量子引力理论被发展出来。最有前途的两种至今依然是纯粹的思想体系，在某些方面还互相矛盾，而且往往还是强烈对立的。第一种是弦理论，第二种是圈量子引力论（LoopQuantumGravity，缩写为LQG）。

“弦论”名下其实集合了诸多略有差异的理论模型，它们的共同点是认为组成物质的基本粒子不是无维度的实体（点粒子），而是无限小的一维结构——振动的“弦”。标准模型中的各个基本粒子也就成了这些“弦”空间运动的宏观表现。这种理论可将几种基本相互作用统一起来，也可将量子力学和广义相对论结合起来，只要假设有许多额外的空间维度即可。但它们只对宇宙诞生之初能量极高的情况可用，在围绕着我们的又“冷”又“老”的世界中，它们都被锁进了极微小的尺度，连LHC也无法探测到。

第一个提出弦理论的是意大利物理学家加布里埃莱·韦内齐亚诺。20世纪60年代末提出此理论时，他正在欧洲核子研究中心工作。美国物理学家兼数学家、普林斯顿高等研究院教授爱德华·威滕则被认为是超弦理论、M理论（M理论是弦理论的进一步统一）等最完整和最有希望的模型之父。

另一个领域，即“圈量子引力论”领域，出发点则完全不一样，它不关注物质的组成，而关注物质所处的背景——时空——的性质。爱因斯坦提出的平滑结构变成了有细微颗粒的体系；极小尺度上观察到的空间不再是我们目前所见的“连续体”，而是有许多被称为“圈”的微小颗粒。从这一假设出发，引力的量子化是顺理成章的结果，但时间从基本方程中消失了，就像惠勒-德维特方程所展示的那样。

1988年，美国理论物理学家李·斯莫林和意大利理论物理学家卡洛·罗韦利首先提出了圈量子引力论。斯莫林目前在加拿大多伦多附近的滑铁卢普力米特研究所工作，罗韦利因其畅销全世界的科普著作而闻名。

在圈量子引力论中，描述世界的基本方程不含时间变量，这引起了很大的轰动。在其基本层面上，时间会变成无用的概念。圈量子引力论的支持者认为，彻底放弃时间这个没用的负担，或许能更好地从最细微之处理解宇宙是如何运转的。

这些言之凿凿的判断经过大众媒体的放大变成了吸睛的标题：“时间不存在”“物理不需要时间”“时间只是假象”。因此，有人戏称斯莫林和罗韦利为“时间杀手”。

诺斯费拉图

《诺斯费拉图》不是第一部改编自布莱姆·斯托克小说《德古拉》的电影，但它对集体想象造成了深远影响，以至在将近100年后的今天，它依然是许多恐怖电影的灵感来源。德国表现主义大师弗里德里希·威廉·茂瑙塑造了神秘的奥乐伯爵这一经典恐怖角色原型——不死的诺斯费拉图在棺材里躲避阳光，以人血为食，成为影视作品中一众吸血鬼的“祖师爷”，他们令一代代观众既害怕又着迷。

从这部杰作中可以看出，这个“怪物”饱受折磨，十分痛苦，注定要孤独而永恒地活着，由此衍生出无数的吸血鬼故事。他们通常因永生而痛苦，而为了永生又要每晚都杀人。

时间也像不死的“吸血鬼”一样，不停从棺材中爬出来控制我们，撕碎一切幻想，瓦解试图杀死它、永远埋葬它的尝试。

就算是对于圈量子引力论等认为时间不存在的科学理论，实际情况也比表面上复杂得多。首先，这些理论的支持者自己都强调不能简单地说时间不存在，只有当空间破碎成无限小的泡沫时，时间才会从基本层面上消失，或者说不再是微观世界的关键组成部分。他们也不会轻易否定时间的真实性，它确实在世界中起着作用；他们只是认为时间是衍生出来的次级属性，只有当系统变得复杂时才会出现，也只有当空间中形成粒子和原子的广泛聚合时才有意义。无限熵增和热力学规定的时间依然是宏观世界最具决定性的要素之一。即使失去“基本要素”这个身份，也不会减弱它在损耗、衰老和死亡等过程中的持续作用，而这些过程正是我们这个物质宇宙的特征。

另外需要记住的是，无论是弦理论还是圈量子引力论，都还只是猜想，理论无疑是优美的，但尚未经实验证实。在没有令人信服的实验结果之前，谁也不能斩钉截铁地下结论，就像我们在某些报纸上读到的：“物理研究表明我们活在十维世界中。”或者，“科学研究发现时间只是假象。”

作为实验物理学家，我们的工作是认真考察理论物理学家提出的所有模型，而量子引力的模型就有几十个。虽然明知这些猜想大部分都是错的，因为常常会互相矛盾，但我们还是要一视同仁地检验它们，由实验数据来决定谁对谁错。我们甚至也要考虑这种可能：它们全都错了，因为大自然很可能选了与目前的想象截然不同的道路。这种情况在过去也发生过，所以我们也要为此做好准备：实验数据呈现出完全出乎意料的东西，一种没有一个理论物理学家曾预测过的新现象。

无可争辩的事实是，经过多年的研究，直到现在仍没有令人信服的证据来支持某个量子引力理论。弦理论和圈量子引力论都可能成立，但都没有得到验证。目前还没有发现能说明额外空间维度存在的新物态，也没有发现超弦理论预言的超对称粒子。圈量子引力论所说的“空间颗粒”是如此之小（10-35米），以至要想直接观测到它们让人难以想象。如果这个理论为真，宇宙尺度上应该有细微的异常，但目前尚未观察到任何相关怪象。

这可能是由于我们的仪器不够灵敏，也可能是由于两种优美猜想之一完全错误，又或者正确答案根本就还没被想出来，也就是说两种理论都是错的。活在怀疑和不确定中，是我们这份工作最迷人的特权之一。

同时，最无情的“时间杀手”之一斯莫林似乎后悔了，这也证明了猜想可以说变就变。他在最近的一些研究作品中彻底改变之前的观点，提出一种新的弦理论，其中，时间又成了基本变量，而空间成了假象。

斯莫林的出发点是“量子纠缠”——让相关物态耦合的过程。这是量子物理诸多难以理解的现象之一，虽已被无数实验验证，但我们尚不知该如何解释。当加速器产生一对粒子和反粒子时，系统的总体特征可知，但单个粒子的特征却不确定，直到对其进行测量。量子力学告诉我们，这两个粒子会一边飞行一边发生振**，它们可以分道扬镳，经历所有可能的状态，又转化为彼此。这种完全的自由在二者之一与“揭示器”（1）相互作用的那一刻结束，因为测量让其坍缩成某个确定的状态。我们假定被测量者表现为反粒子，那么可以确定的是，在那一刻它的小伙伴就算在几千米之外也不再自由，因为从那一刻起，它只能表现为粒子。

量子纠缠似乎暗示着存在一种即时的远程作用，毕竟我们完全想不出如何让信息以无穷大的速度传播。有人认为这证明了理论的非局部性，另一些人则认为这是一种我们完全不知道的新的守恒定律。

斯莫林不认为这是“无时间”，而认为是明显的“无空间”，好像两个粒子之间的空间距离不存在一样。其观点就此发生反转：时间是基本组成，空间是其副产品，是从时间中衍生而来的结构，具有假象的特征。简言之，宇宙由互相关联的事件组成，它们形成一张巨大的关系网，空间只作为对这张关系网的粗略描述而存在。

由此可见，科学家们有着无穷的创造力，他们以此寻找正确的道路，以赢得世纪挑战，即找到经得起实验检验的量子引力理论。在某些理论中，时间似乎消失了，变成了假象。这种猜想虽然很令人着迷，却从未被验证，甚至导致了一系列的问题。

据我们所知，时间有极其重要的作用，不仅是在物质不断变化、生物生老病死的宏观世界中。如我们所见，时间在基本粒子的微观世界中依然扮演着非常重要的角色。它在广义相对论中与空间紧密相连，在不确定性原理中与能量紧密相连，也与控制基本粒子物理过程的强大而普遍的对称——宇称对称和电荷共轭对称密不可分。去掉时间，许多基本物理法则就可能被动摇，而它们是我们这个物质宇宙的骨架，若骨架不稳，整座大厦就有倾覆之虞。

因此，尽管人们无数次想要杀死克洛诺斯，将其彻底边缘化，但他依然显示出无可置疑的十足生气。

（1）。?即测定任意粒子量子数的机器。——译注