也许时间是最大的奥秘

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时间的结构也并不像它看起来那样，它并不是均匀统一地流动。

时间的典型特征接连被证明只是各种近似，是由于我们的视角而产生的错误，就像我们从前以为地球是平的或太阳绕着我们旋转一样。

第一部分 时间的崩塌

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1.统一性的消失

时间的延缓

时间的流逝在山上要比在海平面快。

先于观察就理解某种事物的能力，是科学思想的核心。

“时间结构的改造”：物体会使它周围的时间变慢。

物体会下落，是由于在较低的位置，时间被地球减慢了。

物体下落：它们向势能最低、也就是时间延缓的地方弯曲。

一万个舞蹈的湿婆

整个物理学乃至科学，都在讲述事物是如何“按照时间的秩序”演化的。

空间中的每个点都有不同的时间。并不是只有单一的时间，而是有非常非常多。

在物理学中，一个特定时钟测量的特定现象中的时间称为“固有时”（proper time）。

我们并不描述世界在时间中演化的方式：我们描述的是事物在当地时间（local time）中演化的方式，以及当地时间相对于彼此如何演化。

物理学并不描述事物“在时间中”如何演化，而是描述事物在它们自己的时间中如何演化，以及“时间”相对于彼此怎样演化

时间已经丢失了它的第一个方面或者说第一层：其统一性。

2.方向的消失

永恒的激流来自何处？

过去与未来有别。原因先于结果。先有伤口，后有疼痛，而非反之。

时间不是一条双向的线，而是有着不同两端的箭头。

在描述世界机制的基本法则中，过去与未来、原因与结果、回忆与希冀、遗憾与目标……它们之间的差别并不存在

热量

在世界的基本方程中[插图]，仅仅在有热量的地方，时间之矢才会出现。[插图]因此时间与热量的联系是根本性的：每当过去与未来的差别显现，都会有热量参与其中

模糊

热量是分子的微观振动。热茶中，分子振动得剧烈；凉茶里，分子振动得没那么剧烈。

振动会传播，分子之间相互碰撞。这样，低温物体与高温物体接触后就被加热了：低温物体的分子被高温物体的分子推动，躁动起来。它们升温了。

这就是玻尔兹曼领悟到的内容。过去与未来的区别不在运动的基本规律里，也不在自然的深层法则中。是自然的无序化导致了越来越非特定、不特殊的情形。

如果我们从各个方面对牌进行区分，那所有排列就都是等价的：没有哪个比其他的更特殊。[插图]只有当我们以一种模糊与近似的方式看待宇宙的时候，“特殊性”的概念才会出现。

玻尔兹曼说明了熵之所以会存在，是因为我们以一种模糊的方式描述世界。他证明了熵就是我们模糊的视野无法区分的不同排列的数量。

如果我去观测事物的微观状态，那么过去与未来的区别就会消失。

过去与未来的区别只适用于我们对世界模糊的观察。

一切与时间流逝有关的现象都被还原为过去的一个“特定”状态，而这个状态的“特殊性”很可能是由于我们模糊的视野。

时间失去了又一个重要组成部分：过去与未来的本质区别。玻尔兹曼明白时间的流逝并不具有实在性。那只是过去某一点宇宙神秘的不可能性的模糊映象。

3．当下的终结

速度也会延缓时间

运动的物体比静止的物体经历更短的时间段。

对运动的物体而言，时间会收缩。

“现在”即空无

“当下”的概念涉及与我们邻近的事物，而非远处。

我们的“当下”不会延伸到整个宇宙，它就像我们周围的一个气泡。

这个气泡可以延伸到多远呢？取决于我们限定时间的精确程度。

在过去与未来之间，还存在着一个时间段，它既非过去，亦非将来，有一定的长度：火星上是十五分钟；比邻星b上是八年；仙女座星系中有数百万年。

在宇宙中并不存在可以定义的“相同时刻”。

“现在的宇宙”是没有意义的。

不含当下的时间结构

辈分与相对论所揭示的时间结构之间存在着相似之处。

因为并不存在唯一一种“同辈”的概念。

每个人都有他自己祖先的过去圆锥和子孙的未来圆锥。

狭义相对论发现，宇宙的时间结构就像父子关系建立的圆锥那样：它在宇宙事件之间建立起的次序是局部的，而非整体的。延展的现在就是一系列既非过去亦非未来的事件，它确实存在，正如有些人既不是我们的祖先也不是我们的子孙。

每个事件都有过去与未来，以及既非过去亦非未来的部分，就像人人都有祖先、子孙和不属于以上二者的人。

黑洞的质量把时间减慢到相当慢的程度，以至于在边界处（称作“视界”），时间都静止了。

4．独立性的消失

无事发生时，会发生什么

一般来看，钟表的实用性在于它们可以报出相同的时间，然而这种观点也比我们想象的更为现代。

1883年，人们达成了一个折中方案，把世界划分为不同的时区，如此一来，就只需在每个时区内标准化时间。

已知的第一个问出“时间是什么”的人是亚里士多德，他得到的结论如下：时间就是对变化的量度。

牛顿认为，“真实的”时间无法直接触碰，只能通过计算间接地理解。

亚里士多德：时间不过是对变化的量度

牛顿：即使没有变化，也有时间在流逝

在牛顿以前，对人类而言，时间是度量事物变化的方式。在他之前，没有人曾经认为独立于事物的时间有可能存在。

空无一物之处有什么

亚里士多德是第一个敏锐地深入探讨“空间”或“位置”含义的人，并且得出了精确的定义：物体的位置是指其周围有什么。

牛顿设想物体处于“空间”之中，即便没有物体存在，这种空间也会存在，空空如也。在亚里士多德看来，“空的空间”是没有意义的，因为如果两个物体没有接触，就表明它们之间存在着某种东西，既然有某种东西，这种东西就是一个物体，因此有物体在这儿。空无一物是不可能的。

说到底，亚里士多德与牛顿并没有在讨论什么深奥的形而上学，他们只不过是用出于两种不同直觉却同样精巧的方式看待我们周围的世界：是否把空气考虑在内，又是否把它们转化为空间的定义。

三个巨人的舞蹈

整合亚里士多德与牛顿的时间观念是爱因斯坦最有价值的成就，是他思想中最璀璨的珍宝。

以我们目前的知识来看，物理学家把构成世界物理实在的物质称为“场”。

时空就是引力场，反之亦然。

时间变成了与空间几何交织在一起的复杂几何的一部分。这就是爱因斯坦发现的对亚里士多德与牛顿时间概念的整合。

5．时间量子

量子力学导致的三个基本发现如下：分立性、不确定性、与物理量的关联性。

分立性

我们必须把它看作不连续的：它并没有均匀流动，而是——在某种意义上——像袋鼠一样，从一个值跳向另一个值。

普朗克时间的空间姐妹是普朗克长度——长度的最小限度，在此之下长度的概念会失去意义。普朗克长度大约为10-33厘米。

时间的量子叠加

时空是像电子一样的物理客体。它也会涨落，也可以处于不同状态的“叠加”中。

正如一个粒子可以弥漫在空间中，过去与未来的区别也可以涨落：一个事件可以同时在另一事件之前与之后。

关联性

但电子的这种实体化有个奇特之处：只有当与其他相互作用的物体发生关联时，电子才会实体化。

决定时间段与物理间隔的物理基础——引力场，不仅受到质量的动态影响，它本身也是一种没有确定值的量子实体，直到它与其他物体相互作用。

决定时间长度的物理基础不是一个区别于世界其他组成部分的独立实体，而是动态场的一个方面。它会跳跃、涨落，只在相互作用时实体化

第二部分 没有时间的世界

6．世界由事件而非物体构成

它们确实是事件：变化与出现。这种出现是弥漫、分散、无序的，但正在发生，不会停滞。

整个科学的发展都表明，思考世界的最佳方式应该基于变化，而非不变。不是存在，而是生成。

通过把世界看作事件、过程的集合，我们得以更好地理解与描述世界。

物体与事件的区别在于，物体在时间中持续存在，而事件的持续时间有限。

把世界看作事件网络才行得通。简单的事件，以及可以被分解为简单事件组合的复杂事件。

从托勒密到伽利略，从牛顿到薛定谔，所有行之有效的物理学与天文学都在数学上精确描述了事物的变化，而非它们的形式。一切都与事件有关，而非物体。只有借助描述原子中电子运动的薛定谔方程的解，原子的形状才最终被理解。又是事件，而非物体。

“物体”本身仅仅是暂时没有变化的事件。

7．语法的力不从心

世界的时间结构比每个时刻按照简单的、单一的线性排列要复杂。但这并不意味着它不存在或只是个幻象。

我们发现的只是它并不遵循统一的秩序。

很多现代语言的语法中都有动词的“现在时”“过去时”“将来时”，但现实的真实时间结构更为复杂，这样表述并不太适合。语法的发展来自我们有限的经验，在我们理解了世界丰富的结构之后，才发现语法不那么精准。

世界上存在着变化，事件之间关联的时间结构只是幻象。现象并不是普遍的，只是局部且复杂的，无法用一个放之四海皆准的秩序来描述。

8．以关联为动力

世界的基本理论必须这样来建构，并不需要时间变量，只需要告诉我们事物相对于彼此变化的方式，也就是告诉我们这些变量之间的关系是怎样的。

量子引力的基本方程就是这样构建的，其中不包含时间变量，而是通过指出变量之间的可能关系来描述世界。

但带来伤感的并非失去，而是情感与爱。没有情感，没有爱，失去也就不会带来痛苦。

不含时间的世界并不复杂，它是个相互关联的事件网络，其中的变量遵循概率法则，而我们居然在很大程度上知道怎样来描述。

场以分立的形式显现：基本粒子、光子、引力子或其他“空间量子”。这些基本粒子并不存在于空间之内，而是形成空间。世界的空间由它们之间相互作用的网络组成。它们并不居于时间之中，而是彼此间不断相互作用，只有在相互作用时才存在。这种相互作用就是世界的现象，是时间最微小的基本形式，既没有方向，也非线性。

第三部分 时间的来源

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9．时间即无知

热学时间

有一个量不会变：孤立系统的总能量。能量与时间之间有着紧密的联系，它们组成了很有特点的一对物理量，物理学家称为“共轭”

我们可以把宏观状态与时间演化之间的关系反转：并不是时间的演化决定了状态，而是状态——模糊——决定了时间。像这样由宏观状态确定的时间被称为“热学时间”。

量子时间

当相互作用使得分子的位置确定之后，分子的状态就转变了。分子的速度也同样如此。

由宏观状态决定的时间与量子非对易决定的时间是同一现象的不同方面。

热学时间与热力学密切相关，因此与热量有关，但它与我们体验的时间还不太像，因为它没有区分过去与未来，没有方向，缺少我们所说的流动。

10．视角

过去与未来之间的全部差别也许单纯是因为熵在过去要低一些。

我们对世界的视野之所以是模糊的，是因为我们所处的这部分世界与其余部分之间的相互作用会无视很多变量。

一个物体的速度不是这个物体本身的属性，而是这个物体相对于另一物体的属性。

也许并不是宇宙在过去处于一种特殊状态，也许其实是我们，以及我们与世界的相互作用，才是特殊的。

对宇宙的熵而言，也许同样如此：也许它并没有处于什么特殊状态；也许是我们处于一个特殊的物理系统中，相对于这个系统，宇宙的状态才很特殊。

指示性

我们需要留意的是，如果忽视了进行观察的视角，我们也会失去一些东西。在急切追求客观性的同时，科学千万不能忘记，我们对世界的经验来自世界内部。我们给世界投去的每一瞥都来自一个特殊的视角。

在基本层面，世界是事件的集合，不按时间顺序排列。这些事件会在先验的物理量之间显示出同一层次的关系。世界的每个部分与全部变量的一小部分相互作用，数值决定了“世界相对于那个特殊子系统的状态”。

11．特殊之处会出现什么

推动世界的不是能量，而是熵

让世界运转的不是能源，而是低熵源。没有低熵，能量会稀释成相同的热量，世界会在热平衡态中睡去——过去与未来不再有分别，一切都不会发生。

木头不会自己燃烧起来，它会在低熵状态维持很久，直到有东西打开一扇门，让它进入更高熵的状态。

痕迹与原因

存在的是过去的痕迹，而非未来的痕迹，仅仅是因为过去的熵较低。不可能有其他原因，因为过去与未来之间区别的唯一来源就是过去的低熵。

在我们的经验里，原因的概念在时间中是不对称的，原因先于结果。

换句话说，那些存在于过去的原因只不过是过去低熵的显现。在热平衡态，或是在纯粹的力学系统中，由因果关系确定的时间方向并不存在。

12．玛德琳蛋糕的香味

1

第一个是，世界上每个人都有自己的一种视角。通过对我们生存必不可少的广泛关联，世界在每个人那里得到映现。[插图]我们每个人都是复杂的过程，反映着世界，并以严格整合的方式，对我们接收到的信息进行加工和阐述。

2

当我们把自己看作个人时，我相信，我们正把发展出来用来与伙伴交往的精神回路应用于自身。

我们从同类那里得到反馈，形成自我的观念，我们正是这些观念的映象。

3

记忆把分散在时间中的过程联结在一起，而这些过程组成了我们。在这个意义上，我们存在于时间中。

对时间流逝的感知是内在的，它是头脑不可或缺的一部分，是过去在大脑中留下的痕迹。

这个空间——记忆——与我们从不间断的预期过程结合在一起，构成了我们把时间感知为时间、把自己感知为自己的来源。

13．时间的来源

整个宇宙中一个共同的当下并不存在（第3章）。事件并不按照过去、现在、未来的顺序排列；它们只是“部分”有序。在我们附近有个当下，但在遥远的星系中并没有什么“当下”。当下只是局部现象，并非整体现象。

掌管事件的基本方程中，过去与未来之间的分别并不存在（第2章）。

在局部，根据我们的位置以及运动的速度，时间以不同速度流逝。我们离物体越近（第1章），或者运动得越快（第3章），时间延缓就越多。

时间流动的节奏由引力场决定，这种真实实体有自己的动力学，由爱因斯坦的方程描述。如果忽略量子效应，时间与空间就是我们置身其中的巨大胶状物的某些方面（第4章）。

但世界是量子的，胶状时空也只是个近似物。在世界的基本结构中，既没有空间，也没有时间——只存在把一个物理量转化为另一个物理量的过程，由此，我们可以计算概率与关系（第5章）。

在目前已知的最基本层面，几乎没有什么与我们所经验的时间相似。不存在一个特殊的“时间”变量，过去与未来之间没有差别，不存在时空（第二部分）。我们仍然知道怎样写出描述世界的方程。在那些方程中，变量相对于彼此演化（第8章）。这个世界不是“静止的”，也不是一个一切变化都是假象的“块状宇宙”（第7章）。恰恰相反，我们的宇宙是事件的世界，而非物体的世界（第6章）。

回程是一种尝试，试图搞清楚我们的时间感知是如何从这个没有时间的世界中出现的（第9章）。

因此时间的方向性是真实的，但与视角有关（第10章）：世界相对于我们的熵随热力学时间而增加。

熵的增加为我们把过去与未来区分开，导致了宇宙的演变。它决定了痕迹的存在，过去的残余与记忆的存在（第11章）。

安眠的姊妹

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我们的思维受制于自身的弱点，更受制于自身的语法。

我们发展出的现实的形象与集体精神错乱已经进化和运作得相当好，把我们带到了此处。