时间，也许仅存于你我的头脑之中
利维坦按：尽管我们看了无数的科幻作品，幻想着时间穿梭，但从古典力学的角度却无法解释时间的不可逆——你养的猫咪从小长大，成年，然后直至死亡；我们人类也同样如此，出生，成长，衰老，死亡。难怪莱布尼茨和康德这样的人会觉得时间只是一种幻觉和诡计：时间并不存在，它只是一种人定的规则。
如果按照热力学第二定律来解释时间的不可逆则是这样的：在一个封闭的系统中（我们可以将宇宙看成是最大的可能的封闭系统）熵只能增大，不能减小。宇宙中的熵增大后不能减小，因此时间是不可逆的。
抛开这些理论，我们想一想，到底我们是怎么感知时间的呢？如果我们没有了记忆（抹除过去），我们还能感受到时间的流逝吗？如果时间是一个依序列方式出现的维度（就像牛顿认为的那样），那么这一维度为何和其他三维如此不同？
文/Nick Stockton
译/眠眠
原文/https://www.wired.com/2016/09/arrow-of-time/
过去、现在、未来，在物理学里都是一回事儿。但对于你我以及其他人而言，时间向同一个方向运动：来自于期待，穿越经历，再进入记忆，这种线性关系被称为“时间之箭”（arrow of time）。但有一些物理学家相信，这样的进程仅仅因为人类和其他有着类似神经系统的生物，可以察觉到它的流逝罢了。
关于“时间之箭”的疑问是个老问题了。而且需要明确的是，它无关时间是否存在，仅仅事关时间运动的方向。许多物理学家认为，只有当出现足够多符合量子力学那古怪规则的微观粒子时，才会在相互作用下，开始显现出经典宏观物理学的特性。但是两位科学家如今在期刊《物理年鉴》（“Annalen der physik”，当年爱因斯坦也在其上发表了开创性大作：《宏观和微观相对论》）上撰文指出，万有引力并没有强大到足以让宇宙中的任何物体，服从相同的“过去→现在→未来”的方向。相反，“时间之箭”现象只取决于观察者。
这一切都可以追溯到物理学史上最大的问题之一：量子力学和经典力学的统一。在量子力学的范畴，粒子具有叠加态。也就是说，一个电子可能同时存在于两处，直到被观察之前，人们无法确定其位置。电子可能的位置只能用概率来表示，这在实验中被证实了。
可当电子开始和一堆空气分子之类的多个物体相互作用时，又或者是坍缩为尘埃、飞机或是棒球等具体的事物时，物理规则就变化了。经典力学开始接管，万有引力变成了决定性力量。“原子中每个电子的位置，都是由几率决定的。”加州大学伯克利分校的物理学家野村康则（Yasunori Nomura）如是说。而一旦它们（电子）与其他宏观事物发生关系，抑或直接构成了类似棒球一样的事物，电子的状态开始叠加，于是一个电子的集合（比如棒球）的叠加态则开始坍缩。这就是为什么你永远不会看到，一颗棒球在同一刻既被左外野手的手套捕获，又飞向上层看台的原因。
微观物理和经典物理相互融合的那一刻，被称为退相干（decoherence）。在物理学中，它也是时间的方向性在数学意义上变得重要的时刻。并且，很多物理学家认为“时间之箭”就是在退相干时出现的。
约翰·惠勒（1911-2008）
惠勒－德威特方程式（Wheeler-DeWitt equation）是解释退相干最著名的理论。它创建于1965年，当时一个叫约翰·惠勒（John Wheeler）的物理学家因故不得不在北卡罗莱纳州机场临时滞留。为了打发时间，他让同事布莱斯·德维特（Bryce DeWitt）跟他面基。俩人干了些物理学家们最爱干的：侃侃理论，耍耍数学。他们一起捣鼓出了一个方程，对于惠勒而言，这玩意完美黏合了量子力学和经典力学之间的缝隙（德威特对此比较模棱两可）。
这个理论并不完美，但它至关重要。多数物理学家同意，这是个用于理解诡异的基本退相干理论以及所谓“量子引力（quantum gravity）”的重要工具。
让我们看看为什么说它诡异：尽管方程式本身不包含时间变量（这并不是全部的诡异之处。时间自身并不能被测量，在物理学里它是由一个物体的位置……和时间……之间的关系来进行测量的，总之它就是很诡异啦……）但是，方程式提供了将宏微观整合在一起的框架。
然而，两位科学家在最近起草的一篇论文中写道：惠勒—德威特公式中，万有引力的效应在全局性的“时间之箭”现象中起作用太慢了。“如果你看些例子，再做下计算的话，会发现公式并不能解释时间的方向性是在何时出现的。” 该论文的共同作者之一，身兼生物学家和博物学家的罗伯特·兰扎（Robert Lanza）说道【兰扎创立了生物中心主义（biocentrism），一个认为“空间和时间是由生物感官所创造”的理论】。换句话说，这些轻盈的量子在万有引力起作用前，应当能够保持自己的叠加性。或者说，如果万有引力太弱，以至于无法保持分子间相互作用的话，就会坍缩成为宏观的物体，那么，就再也没有办法让它们在时间方面保持同样的运动方向了。
罗伯特·兰扎
如果数学无法证实这一点的话，就交给我们这些观测者来完成吧。时间之所以拥有这样的运动方式，是因为由生物性、神经网络性和哲学性相结合的人类，正是这样体验它的。这宛如薛定谔的猫的宏观版本。在宇宙的某个遥远角落里，可能时间是从未来向过去逆向运动的，可是当人类架起一台望远镜对着那个方向观察时，时间又变得符合“从过去到未来”的规律了。“在爱因斯坦的相对论里，阐述了时间是相对于观测者存在的，”兰扎说道，“我们的论文在此基础上更进一步，认为其实正是观测者们创造了它。”
这不一定是一个新的理论。意大利物理学家卡洛·罗韦利（Carlo Rovelli）去年就写了篇关于它的论文，并发表在了ArXiv，一个开放的物理学网站上。但它并非没有争议，野村就指出了一个漏洞：怎样才能检验所谓“观测者时间（observer time）”的定义是真实的？“答案取决于在整个系统没有观测者的情况下，这个概念是否可以被数学所定义。”他说道。论文作者们却认为，无法从任何公式中去除观测者，因为公式都是默认由人来导出和分析的。
野村则称，即便论文作者们也无法解释一个事实，那就是整个宇宙中并不存在一个叫做“时空”的介质。“因此当我们谈论时空时，我们实际上是在谈论一个已经退相干了的系统。”他并没有进而指出论文作者们错了，因为物理学始终是一个亟待完善的科学。但他并不同意他们通过数学而得出的结论，毕竟如时间这样的东西，物理学的解释都是相对的。
最后，你可以通过这个趣味视频了解一下“时间之箭”：
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“利维坦”（微信号liweitan2014），神经基础研究、脑科学、哲学……乱七八糟的什么都有。反清新，反心灵鸡汤，反一般二逼文艺，反基础，反本质。
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