你在讀著這個句子時，很可能會想著“這一刻”（就是現(xiàn)在），也就是正在發(fā)生的“當下”。此時此刻似乎很獨特、很真實。不管你對過去有多少記憶，對未來如何憧憬，你都活在當下。當然，你閱讀剛剛那句話的那一刻已經(jīng)不再，這句才是當下。換句話說，時間似乎在流動，亦即“當下”也在不斷更新。在我們直覺的深處，未來是開放的，直到它成為現(xiàn)在，而過去已被固定住了。時間流動時，這種過去固定、現(xiàn)在發(fā)生、未來開放的結(jié)構(gòu)不斷在時間中前進。這種結(jié)構(gòu)深植于我們的語言、思考和行為中，我們的一生該怎么過正懸于此。
雖然這種想法很自然，卻無法在科學里找到相應(yīng)的語言。物理的方程式無法表明哪些事件正在發(fā)生，就像一幅沒有標記“你在此處”的地圖。方程式中沒有“現(xiàn)在”，因此也沒有時間流。除此之外，我們可以從愛因斯坦的相對論中得知，不只是單一的現(xiàn)在不存在，事實上每一刻都同樣真實，未來并不比過去開放。
科學對時間的理解，與我們?nèi)粘Ｉ顚r間的理解有著巨大的鴻溝，這讓歷史上的思想家大感困惑。一旦物理學家逐漸剝奪我們賦予時間的平常屬性，這個鴻溝益形加深?，F(xiàn)在，物理時間與經(jīng)驗時間的裂口已深及根基，因為有許多理論物理學家開始認為，時間甚至根本不存在。
，這種想法剛開始很令人震驚，難以想象它如何說得通。我們所做的每一件事，都是在時間里做的，這個世界就是由時間串起的一連串事件，每個人都可以看到我的頭發(fā)變白、物體移動之類的事件。我們看到了變動，而這種改變是相對于時間而言的。少了時間，世界就會全然靜止。一個沒有時間參數(shù)的理論，就必須解釋：如果世界實際上并沒有變動，為什么我們會看到事件的變化。
最近的研究正嘗試面對這項挑戰(zhàn)。雖然時間可能并不存在于最基本的層次，但它可能在較高的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生：這就像桌子雖然是由一堆內(nèi)部幾乎空空如也的粒子所組成，但摸起來還是很結(jié)實。固體是粒子集體浮現(xiàn)的性質(zhì)，因此時間也可能是由世界某些基本組成浮現(xiàn)出來的性質(zhì)。
“時間乃浮現(xiàn)的性質(zhì)”，這種想法有可能和一個世紀前的相對論或量子力學同樣具有革命性。愛因斯坦曾說，他在構(gòu)思相對論時，最關(guān)鍵的進展來自于他對時間的重新理解。而物理學家在追求統(tǒng)一相對論與量子力學的夢想時，他們相信時間一樣是個關(guān)鍵。許多人認為，統(tǒng)一理論描述的會是個沒有時間的世界，有些人則極不愿放棄時間這個概念。不過他們都同意，要在統(tǒng)一理論上有進展，就必須先對時間做深入思考。
在過去這段日子里，我們對時間的豐富常識不斷受到否定。時間在物理學中舉足輕重，但隨著物理學的進展，這些功能逐一被其他東西取代。
乍一看，它可能不明顯，但牛頓運動定律對時間的特性有一定的要求。
原則上，所有的觀察者都同意事件是按順序發(fā)生的。經(jīng)典物理學假設(shè)，無論何時何地發(fā)生的事件，都可以被客觀地解釋。與宇宙中的其他事件相比，它首先發(fā)生，然后同時發(fā)生。因此，時間使世界上所有的事件都井然有序，這個秩序是絕對的事實，不會因觀察者的不同而改變。此外，時間必須是連續(xù)的，這樣我們才能定義速度和加速度。
在經(jīng)典物理學中，時間也必須有一個連續(xù)性的概念(物理學家稱之為“度規(guī)”)，以確定兩個事件之間的距離。當我們說奧林匹克短跑運動員博爾特特每小時能跑43公里時，我們必須能夠計算出每小時有多長。與事件序列一樣，時間的持續(xù)時間與觀察者無關(guān)。如果Alice和Bob在15點離開學校，走各自的路，然后在18點回家，Alice會和Bob經(jīng)歷同樣的時間。
基本上，牛頓提出世界上應(yīng)該有一個主控計時器，它以一種獨特而客觀的方式記錄下一個時刻。牛頓的物理學只以時鐘的滴答聲為依據(jù)。此外，牛頓覺得時間在流動，它的流動告訴我們未來的方向，但是這種額外的性質(zhì)對于牛頓的運動定律來說是不必要的。
牛頓對時間的解釋今天對我們來說可能已經(jīng)過時了，但如果你稍微想一想，你會發(fā)現(xiàn)它令人驚訝。它的許多特征在邏輯上是不相關(guān)的(如序列、連續(xù)性、連續(xù)性、同時性、流和方向)，但它們都包含在牛頓稱為“時間”的定時器中。這些特征組合非常成功，以至于近兩個世紀以來都沒有得到糾正。
襲擊發(fā)生在19世紀和20世紀初。第一波是對奧地利物理學家路德維希·博茲曼的研究。他的結(jié)論是，時間沒有內(nèi)在的方向，因為牛頓定律在時間上向前或向后同樣可行。因此，他認為過去和未來之間的差異不是時間固有的，而是源于宇宙組織物質(zhì)的不對稱方式。物理學家們?nèi)栽跔幷撨@一論斷的細節(jié)，但博茲曼令人信服地消除了牛頓時間的一個特征。
下一波攻擊來自愛因斯坦，他放棄了絕對同時性的概念。根據(jù)他的狹義相對論，事件是否同時發(fā)生取決于你跑得有多快。事件的階段不是時間或空間，而是它們的組合——時間和空間。如果兩個觀察者以不同的速度移動，他們會對事件發(fā)生的時間和地點有不同的看法，但是他們對事件在空間和時間上的位置沒有不同的看法。時間和空間是次要的概念，就像愛因斯坦的大學老師、數(shù)學家赫爾曼·閔可夫斯基(Herman Minkowski)的一句名言:“它們會逐漸消失在幻覺中?！?/p>
1915年，愛因斯坦的廣義相對論誕生，狹義相對論被擴展到引力領(lǐng)域，情況變得更糟。重力會扭曲時間，所以這里經(jīng)過的一秒和那里經(jīng)過的一秒可能不一樣。原則上也很少同步時鐘并保持同步。你無法想象這個世界在一個時間參數(shù)的基礎(chǔ)上一個接一個地運行。在極端情況下，世界可能根本不會被分割成一個個瞬間。這樣，就不可能說一件事比另一件事發(fā)生得早或晚。
廣義相對論中有許多函數(shù)使用“時間”這個術(shù)語:坐標時間、局部時間(也稱為“原始時間”)、全局時間。一般來說，它們在同一時間做了很多牛頓做過的事情，但是單獨來看，它們沒有一個配得上這個術(shù)語。要么物理學不聽這些時鐘的聲音，要么即使它聽了，它們也只適用于宇宙的一小塊區(qū)域或某個特定的觀察者。雖然物理學家現(xiàn)在認為時間應(yīng)該被排除在統(tǒng)一理論之外，但是我們有充分的理由說時間自1915年以來就“消失”了，但是我們還沒有完全理解它。
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