嚴小平

感知時間

神經(jīng)科學(xué)也遇到了謎題：為什么人腦只回憶過去卻不記憶未來？

“理解時間之箭在許多情況下（進化、衰老、記憶、因果關(guān)系、復(fù)雜性）究竟是怎樣表現(xiàn)的，還有很大的研究前景?！笨_說。

物理學(xué)家希望將來會有更多的答案——當(dāng)然，假設(shè)有這樣的答案。

當(dāng)你玩得開心時，時間真的過得更快嗎？

時間知覺是一個大腦的持久未解之謎。當(dāng)我們對包含在精細動作任務(wù)中的毫米尺度有一個充分理解的時候，怎樣有意識地感知秒和分——所謂間隔時間——顯然仍是個謎。

首先，我們并沒有專門用于時間知覺的感覺器官，因為我們通過觸覺、味覺和嗅覺來感知我們外界的物理和化學(xué)性質(zhì)。由于沒有臨床癥狀，對時間知覺的缺乏完全無法定義，研究起來非常困難，因此，時間也是不同尋常的?！拔覀冋嬲胍业?，是那些像失憶者在記憶一樣，不善于定時的人，”英國基爾大學(xué)的約翰·韋爾頓說，“但并沒有這樣的人?！?/p>

有人相信，這是有原因的。北卡羅來納州杜克大學(xué)的沃倫·梅克認為，計時對感知來說是如此重要，以至于我們的大腦已經(jīng)進化出幾套備份系統(tǒng)，可以在主時鐘受損時來應(yīng)付。這就是為什么很難找到不能感知時間的人的原因。

沒有人真正了解這種時鐘的生物學(xué)基礎(chǔ)究竟是什么。最近有人又找到一種對計時的解釋，叫做“起搏器一蓄電池模型”，認為大腦具有定期發(fā)射脈沖的某種起搏器，這些脈沖儲存在一個蓄電池里，可以被計數(shù)，以估計過了多長時間。

這種模型的問題是，雖然它適合時間感知的各種觀察，但在細節(jié)上卻有缺陷。不要說起搏器是什么，位于什么地方，什么是脈沖，它們儲存在哪里，或者說它們是如何計數(shù)的，雖然各種各樣的觀點被提了出來，但這種模型在很大程度上仍只停留在理論上。

一種完整的時間感知理論還必須解釋它為何如此靈活?？煽ㄒ颉⒈奖泛湍峁哦∪硷@示為加速時間感知，而某些抗精神病藥物卻減慢了時間感知。所有的東西都干擾神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺。多巴胺系統(tǒng)紊亂的人，比如患帕金森病或精神分裂癥的人，他們在時間感知上同樣遭受著折磨。

在其他方面，時間可以被伸縮。當(dāng)你受到驚嚇時，時間似乎慢下來，而當(dāng)你玩得高興時，時間好像飛逝一般。當(dāng)你長大時，時間似乎過得更快。

這些謎題的關(guān)鍵可能在于：我們怎樣思考如何感知時間的問題。“我們處在時間只是一件事物的幻覺之下，但我們可以接受時間的各個方面，并在其他地方分別運用它們。”得克薩斯休斯敦貝勒醫(yī)學(xué)院的大衛(wèi)·伊格曼說，“這可能意味著我們對時間的感知也有幾個組?！?/p>

也許我們對能夠感知時間的不同方式最好的說明是：伊格曼說服研究對象從一個高塔上仰面倒下，掉進下面30米的安全網(wǎng)中。當(dāng)他們倒下的時候，被要求看著戴在手腕上的發(fā)光二極管顯示器。顯示器顯示一個數(shù)字，這個數(shù)字的刷新每秒相間20次。這通常太快，無法感知，但如果“大腦時間”在驚恐狀況下真的慢下來，他們就應(yīng)該一直能讀到這個數(shù)字。

雖然受試者報告說，倒下這個動作似乎比實際所花時間2.5秒延長了大約35%，但是他們誰也沒能讀到那個數(shù)字。

伊格曼認為，當(dāng)你倒下時，時間似乎放慢的原因是緊張或新奇的狀況控制了我們的注意力，導(dǎo)致大腦吸收更多的細節(jié)。伊格曼還表明，當(dāng)大腦再三面臨同樣的圖像時，實然轉(zhuǎn)換一個不同的圖像，這個新圖像似乎延續(xù)得更久，即使顯示的時間是一樣的。當(dāng)接觸到這個新圖像時，大腦還使用了更多的能量。時間長度好像是延長了，似乎與大腦記錄一個事件所需能量有關(guān)。

這個觀察可能還有助于解釋為什么當(dāng)我們長大時，感覺時間加速了。對孩子來說，一切都是新的，大腦處理著世界上的大量信息。隨著年齡的增長，大腦學(xué)會了這個世界的規(guī)律，并且停止記錄同樣的信息。“就好像你在夏末時回顧過去的時光，你沒有那么多的連續(xù)鏡頭，它似乎過得更快?！币粮衤f。

這也許說明，我們可以嘗試把許多不同的快樂經(jīng)歷盡可能壓縮。麻煩的只是尋找時光。

時間旅行有可能嗎？

通常人們認為時間旅行不過是科幻小說里的調(diào)料而已。畢竟，赫伯特·喬治·威爾斯在18世紀晚期就寫下了《時間機器》，但至今仍沒有人能真正建造一部時間機器。但只要我們不放棄，繼續(xù)這一發(fā)現(xiàn)之旅，我們終有可能找到通往未來或過去的通道。

時間旅行繼承了廣義相對論的基礎(chǔ)。愛因斯坦廣義相對論預(yù)言，時間在強引力下運行更慢，因此，如果你生活在一問小平房里，要比生活在摩天大樓里老得更慢。越是接近地面，就處在越強的引力中。所以，要制造一部時間機器，你就得把兩個時間流動速度不同的地區(qū)連接在一起。

例如，地球和緊鄰黑洞的地方，黑洞強大的引力使得時間流動極其緩慢。當(dāng)你星期五光臨地球的時候，黑洞附近還只是星期三。因此，如果你能從地球突然旅行到黑洞附近，你就能夠從星期五返回到星期三。瞧，這就是時間旅行。

問題是，你能嗎？理論上說，你能。根據(jù)量子理論，時空的結(jié)構(gòu)是一串穿過時空被稱為蟲洞的微小捷徑。沿這樣一個通道幾步，你就可能出現(xiàn)在銀河系另一邊幾光年遠，甚至出現(xiàn)在過去或未來的年代。就是現(xiàn)在，叫做中微子的幽靈般的微粒很可能已在上演這樣的壯舉。

然而，對我們來說，首先要做的是挑選出幾個實際的問題。要利用蟲洞進行時間旅行，就必須將時間與你想要往返其間的地方連接起來：這可能意味著以某種方法將一端拖到最近的黑洞。

即使做到了這個，你仍會有問題：你需要將量子規(guī)模上的蟲洞擴張到宏觀尺度，并設(shè)法保持出入口暢通。這很有挑戰(zhàn)性，因為蟲洞極不穩(wěn)定，眨眼之間就會關(guān)閉。要維持出入口開啟狀態(tài)，就需要一種假想的帶排斥引力的物質(zhì)。我們不知道是否存在這樣足夠強大的奇異物質(zhì)。但我們知道，要創(chuàng)建一條出口1米寬、足以讓一個人爬過的隧道，你得在1年內(nèi)使用從我們銀河系大部分恒星里抽出的全部能量。

盡管如此，這樣一部時間機器也絕不會將我們帶回到歷史上的偉大時刻。如果我們找到一個蟲洞，顯然這將是時間旅行者第一次能夠到達過去。因此，如果你想要進行恐龍狩獵遠征，你只有一個選擇：找到一部至少6500年前天外來客棄置在地球上的時間機器。

但是，我們可以用我們自己的時間機器做一些有趣的事。例如，我們一旦建造了一部時間機器，未來文明就將能夠回訪我們。這展示了一種有趣的可能性：某人能夠返回，殺死一個直接的祖先，使他自己不可能存在。這便是時間旅行中最為著名的概念上的難題——“祖父悖論”。結(jié)果，量子物理學(xué)也許有答案。

多年來，量子物理學(xué)家一直在進行“瞬時移動”的嘗試，他們通過復(fù)制信息（描述一個粒子，并把它粘到另一個遙遠的粒子上）來搬運粒子。麻省理工學(xué)院的賽斯·勞埃德和加拿大多倫多大學(xué)的埃孚倫·斯坦伯格證明，量子力學(xué)定律允許這種“心靈搬運”在時間和空間上起作用。因為像光子和電子這樣的量子態(tài)粒子，可能受未來被測量的影響，時間旅行自然而然回到了量子領(lǐng)域。

勞埃德和斯坦伯格的實驗顯示，時間旅行的力學(xué)至少與光子共同作用，支持我們熟悉的因果關(guān)系觀念。它們使光子及時返回，然后替換它們的兩極分化狀態(tài)。這種替換適合于光子進入一種形態(tài)，這意味著它起初可能沒有及時返回，新的形態(tài)“殺掉”了最初的形態(tài)。

由于這些可能性涉及量子測量，兩種形態(tài)總有一種沒能發(fā)生。勞埃德和斯坦伯格發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們建立關(guān)于上述光子殺掉其“祖父”時，要么時間旅行失敗，要么分化替換失敗。

這是史蒂芬·霍金在劍橋大學(xué)所說的時序保護的一個例子。創(chuàng)造一個蟲洞時間機器的困難也表明，物理學(xué)法則似乎決定了維持因果關(guān)系的常識性規(guī)律。盡管如此，時間旅行的大門仍然向人們敞開著。

數(shù)萬億年之后，當(dāng)所有恒星全部燃盡，甚至連黑洞都已消失，我們宇宙的所有物質(zhì)可能就會均勻地展開，一切將變得混亂無序。那時，時間沒有了方向，也沒有任何事件發(fā)生。

然而，在亞原子規(guī)模上，粒子仍將相互碰撞，這些碰撞偶爾會導(dǎo)致一些更有趣的現(xiàn)象。統(tǒng)計學(xué)的僥幸很難產(chǎn)生一個有序的物體——例如一杯啤酒或一只困惑的狐猴，再一次短暫地服從時間效應(yīng)。

因此，在這幅圖景中，時間將身染重病，不過還沒有完全死亡。

時間的真正死亡可能是由多重宇宙宣判的。許多宇宙模型都涉及叫做永久膨脹的一種膨脹形式，新宇宙在膨脹中不斷被創(chuàng)造出來，每個宇宙都具有不同的特征。宇宙學(xué)家想要掌握這些可能性的范圍（例如這些宇宙有多少擁有恒星，有多少擁有物質(zhì)，有多少擁有生命），但他們遇到了意外的困難。在一個無限增長的宇宙中，一切都有無窮個版本，根本無法去計算可能性。

為了避開這一點，一些宇宙學(xué)家聲稱大多數(shù)多重宇宙并不存在。利用時空中任意一個定點，他們就能計算出我們在這個多重宇宙的可能性。這似乎是有效的。例如，他們利用這種方法對宇宙的恒量做出評估——促進宇宙擴張的斥力，這就像是天文學(xué)家測量的同一個棒球場。

這聽起來對于宇宙學(xué)家和他們的運算來說像是好消息，而對時間來說又是壞消息。貝克萊加州大學(xué)的理論家拉菲爾·布索指出，如果真正的多重宇宙的時間是無限的，那么，這些可能性才是相容的。布索認為，如果這個定點多重宇宙反映了真實，時間可能只留下了幾十億年?！斑@是一個令人著迷的命題，但對物理學(xué)來說，只因為這些命題看起來瘋狂，人們卻不得不小心地排除不可靠的東西?！辈妓髡f。

不過，我們有權(quán)尋找其他的意見，希望能做出更好的預(yù)測。麻省理工學(xué)院的阿蘭·古斯和加州斯坦福大學(xué)的維塔利說，他們能計算多重宇宙的可能性，而無須使時間無效。然而，他們?nèi)圆慌懦@種可能性。

如果這個最終目的是可能的，那么它將是什么樣呢？為了找到答案，馬里蘭大學(xué)帕克分校的伊格爾·斯莫揚諾夫做了一個實驗。作為宇宙的臨時替補，他利用堆積在一層薄金上的可塑布條制成的材料，以一種特殊方式彎曲光。在這種超材料中，一條軸線就像時間一樣將光線不可避免地向前拉伸——在數(shù)學(xué)上與光在時空中的運動完全相同。

斯莫揚諾夫把這種超材料加了一些到一片普通材料中，在這種材料中光能夠自由地向任何方向運動，意即沒有時間的軸線。他發(fā)現(xiàn)，在兩種材料的邊界線上“時間耗盡”，光聚積起來造成強大的電場。理論預(yù)測，在這種材料中沒有能量損失，電場會增加到無窮大。

斯莫揚諾夫說：“我們的物理真空可能表現(xiàn)得像一個超材料，因此，我們的實驗可能不無道理?！?/p>

如果這個類比成立，那么在真實空間所有的能量場就會被推向巨大的值，提升溫度，并以地獄般的粒子產(chǎn)物填滿現(xiàn)實世界的最后瞬間。如果你認為眼前的一切都在走向地獄，也許你是對的。

哲學(xué)家朱利安-巴伯爾有一個更為平靜的末日版本：他同宇宙學(xué)家合作，構(gòu)建出一個叫做布拉托尼亞的、現(xiàn)實的特殊圖景。在布拉托尼亞里，所有可能的物質(zhì)配置都存在，沒有時間的通道，只有一套毫無關(guān)聯(lián)的瞬間或“眼下”。我們經(jīng)歷這種時間的幻覺，因為這些眼下許多被安排成好像它們都已通過時間而進化。巴伯爾認為，在布拉托尼亞里，可能性應(yīng)該是無限的，因此，令人欣慰的時間幻覺也應(yīng)該是無限的。如果時間并不存在，它就不會結(jié)束。

“很難預(yù)料，”物理學(xué)家尼爾·玻爾斯說，“特別是關(guān)于未來的問題。”所以，在時間的結(jié)束這個問題上沒有定論也許就不足為怪了。