附錄~時間是幻覺嗎？
時間是幻覺嗎？
時間是主宰著你世界的無形存在。它如影隨形，滴滴答答跳個不停——你總是可以在內心裏感覺到它。在日出日落的時候，在日常生活裏匆匆參加會議、乘坐火車和在做各種事情的最後期限即將到來的時候，你總可以在自己心臟的跳動中感覺到它的存在。時間憑藉由“過去”、“現在”和“未來”這樣的劃分，為我們的生活引入了先後順序。
時間，對我們來說是最為熟悉的。然而當你試圖精確地瞭解它的時候，就會發現它只是為一連串層出不窮、難以解釋的疑問。為什麼時間顯得總是在流動，又是什麼使它與空間相區別。時間到底是什麼？這個問題足以使你的神經元失火，然後發出噝噝聲和冒煙。
然而，並不是只有你一個人有這樣的感覺。物理學家們長期來一直在努力去理解時間究竟是什麼。事實上，他們甚至不能完全肯定時間到底是否存在。在他們對宇宙探索更為深入的理論時，一些研究人員日益懷疑，時間並非是自然世界的基本特徵，而僅僅是我們感覺的人為產物。一組研究人員最近發現了一種量子物理學研究方法，它不需要援引時間，這種研究方法可以幫助我們安排一條不需時間概念的“一切理論”的研究路線。若是正確，此種方法提示時間其實只是人們的幻覺，那麼，我們可能需要重新考慮宇宙的這個巨大系統。
幾十年來，物理學家一直在探索著把愛因斯坦的廣義相對論（它描述大尺度上的引力理論）與量子力學（它描述極小尺度下的粒子行為）相互協調的一種新的引力量子理論。研究的所以如此困難的的原因在於，它們兩者是以兩個相互並不相容的時間觀點為基礎的。位於加拿大安大略省滑鐵盧的園周物理研究所的李•斯莫林(Lee Smolin)說，“我愈來愈相信，時間的問題既是量子引力理論，又是宇宙學的關鍵。”
根據廣義相對論，時間與空間一起形成了四維時空。時間通道不是絕對的——不存在宇宙時鐘，它會讓宇宙的鐘點會在滴答聲中流逝。正好相反，從某個參照體系的框架下的進入到另一個框架時，時間是不一致的，一個觀察者體驗為時間，而另一個觀察者則體驗為是時間和空間的混合物。對愛因斯坦來說，時間是對事物運行的一種實用的度量參數，沒有什麼特別的。
在量子力學裏卻不是這樣來看這個問題。在量子力學裏，時間發揮著關鍵性的作用，它跟蹤了時刻在變化著的用來解釋微觀世界的各種概率，而這些概率已被編碼為量子系統的波函數。波函數所隨之演化的那個時鐘，它反映的不是在某個特殊參考框架下的時間，而恰恰是愛因斯坦千方百計要去推翻的那個絕對時間。由此可見，儘管相對論把時間和空間作為一個整體來處理，而量子力學卻把宇宙分成兩個部分：即一個是正在觀察的量子系統，另一個是量子系統的外部經典世界。在這斷裂的宇宙裏，時鐘總是逗留在量子系統之外的。
某一方必須讓步。事實上，宇宙是沒有任何外部的，根據定義，就提示著量子力學應該予以放棄——對許多情況，這個定義提示時間不是基本的。例如，20世紀90年代，物理學家朱利安•利巴伯(Julian Barbour)就建議過時間絕對不能存在於研究宇宙的量子理論之中。雖然如此，物理學家們不願意拋棄量子理論，因為已被證明，量子理論對很多物理現象都能夠做出非常準確的預測。物理學家們需要一種不要時間的量子力學的研究方法。
單一的量子事件
法國馬賽大學的物理學家卡洛•羅威利(Carlo Rovelli) 的創造正在於此。在過去的一年裏，他和他的同事們制定了一個方法，可以把時間上的多量子事件壓縮成為可以用沒有時間參考體系來描述的單一事件。（見《物理評論 D》，75卷，第084033頁）
這是一個令人感興趣的成就。雖然羅威利用來處理時間的方法只是許多種方法裏的一種，工作在量子引力的其他模型上的其他研究人員對此問題也可能具有不同的看法，可是幾乎所有研究這個問題的物理學家都認為，時間是找到終極理論的關鍵性障礙。羅威利的方法似乎只是差一點點就可以克服這一障礙了。他所用的模型是建立在加州大學聖巴巴拉分校的物理學家詹姆斯•哈特爾(Santa Barbara)的廣義量子力學的研究以及羅威利本人在量子系統早期工作的基礎之上的。
羅威利的想法是：假定我們有個以‘自旋’（一種量子屬性，依據不同的測量方向其值為“向上”或“向下”）為特點的電子。譬如說，我們要做兩次連貫的‘自旋’測量，一個是在x方向，另一個在y方向。測量可能結果的概率將依賴於執行測量的次序。這是因為一次測量會瓦解波函數的不確定狀態，而促使它置於設定的狀態。第一次測量會改變粒子的狀態，它影響了第二次的測量結果。
譬如說，我們已經知道電子在 x 方向是“向上”自旋的。如果要在測量了x方向的‘自旋’後，接著就測量y方向的‘自旋’，我們就會發現原來在x方向上的“向上”沒有起變化，可是在y方向上的‘自旋’就有了50:50的“向上”或“向下”的比例而不再確定。然而如果先測量的是y方向上電子的‘自旋’，則它對x方向的‘自旋’的測量結果同樣也會產生了不確定的擾動。也就是說，在“向上”或“向下”兩個測量方向上都會產生出了各有50:50的概率。
如果測量在時間上的重新排列改變了電子自旋的概率，那麼我們怎樣才能計算事件序列的概率而不再參照時間呢？羅威利說，關鍵在於改變宇宙中處於在觀察之中的量子系統和經典外部世界（測量裝置通常被認為是安放在經典外部世界裏）之間的分界線。把這個分界線移位，我們就可以把測量裝置也包含為量子系統的一部份。
在這種情況下，我們不再問“電子的自旋向上和自旋向下的概率為多少？” 而是問：“發現測量裝置處於特殊狀態的概率有多少？” 這時測量裝置就不再使波函數坍縮，而是電子和測量裝置在一起，共同為一個單一的波函數所描述，只有整個組合的單一測量才會引發波函數的坍縮。
時間到那裏去了？時間的演變已經轉變為空間中可以觀察到的事件之間的相互關係。羅威利說，“用一個相類似的比擬，例如，我可以告訴你，我驅車從波士頓出發先經過芝加哥再經過丹佛到達洛杉磯。這裏我是在時間裏來敍述事件的。然而我也可以告訴你，我是沿著地圖上的所標的路線驅車從波士頓驅車到洛杉磯的。這樣我就把前一種描述中關於測量在時間中的發生的資訊替換成了可觀察的事件彼此如何聯繫的詳細資訊。
羅威利的研究方法產生量子力學的正確概率似乎可以證明他的直覺知識是正確的，這種直覺知識就是可以把宇宙動力學描繪為有相互關係事件的網路，而不再是時間中的演變。澳大利亞悉尼大學的物理哲學家德•格爾斯(Dean Rickles)說：“羅威利的研究工作使沒有時間的觀點成為更為可信，更加與標準的物理學的觀點相一致。”
把量子力學重新寫成與時間無關的形式，再與廣義相對論結合起來就不那麼費勁了，這時得到的宇宙就沒有什麼必要以時間為基本量了。然而如果時間並不存在，為什麼我們會這樣似乎明白無誤地感覺到它呢？究竟時間是不是僅是幻覺呢？
羅威利說，情況確是這樣，但這裏有一個物理解釋。十多年以來，他與 巴黎法蘭西學院數學家阿蘭•孔涅(Alain Connes)一起工作，認識到，為什麼沒有時間的現實世界會導致時間概念的出現呢？他們把這種設想稱為熱時間假設，此種假設提示時間是作為統計效應而出現的，與此相類似，將大群分子的運動加以平均就得到溫度的概念。
設想一個盒子裏的氣體。原則上，我們可以跟蹤每一個分子在每時每刻的位置和動量，從而獲得在這個環境裏微觀狀態的總體知識。此時，並不存在所謂的“溫度”；與此相反，而我們所具有的只是分子千變萬化的排列。可是跟蹤實際狀態下的所有的資訊是不可行的，但我們可以把微觀表現平均起來使之形成一個宏觀的描述。我們可以凝聚關於分子動量的全部資訊成為一個單一的量，它們的平均值，這就是我們常說的溫度。
根據阿蘭•孔涅和羅威利的理論，上面的假設，一般來說也可以用於宇宙。這時，我們就要跟蹤更多的要素，我們不僅要跟蹤需要處理物質的粒子，而且還要跟蹤空間本身及引力。在我們把這些浩瀚的微觀安排平均化以後，所出現的宏觀特徵就不是溫度，而是時間了。羅威利進一步說，“時間的流動實際上是不存在的，存在著時間的流動只是我們對現實非常近似的認識。”他還說:“時間是我們無知的結果。”
時間的流動實際上是不存在的，它只是我們對現實的近似的瞭解。感知的時間流動，只是我們對實際的非常近似的認識。時間是我們無知的結果。
宇宙時間
在紙面講講這些理論似乎聽起來都很不差，但有沒有任何證據來說明這種想法是正確的呢？阿蘭•孔涅和羅威利採用簡單的模型試驗他們的假設。他們從尋找彌漫在天空中的宇宙微波背景（CMB是cosmic microwave background的簡寫）輻射來開始研究，宇宙微波背景的輻射是宇宙大爆炸後所遺留下的餘熱。宇宙微波背景只是統計狀態的例子：平均了它的各個細節，我們可以說，宇宙微波背景輻射實際上是均勻的，它的溫度還不到3K。羅威利和阿蘭•孔涅把它作為宇宙統計狀態的一個模型，加進其他的資訊如可以觀察到的宇宙的半徑等，他們希望能觀察到有什麼明顯的時間流程會產生。
他們所得到的是描述一個小宇宙的一序列的狀態，若把這一序列的狀態擴大與標準宇宙方程所描述的完全相同的式樣時，其結果正好與物理學家所稱為的宇宙時間是相匹配。羅威利說，“我感到很震驚！孔涅也是這樣，他獨立地思考著相類似的想法，而且非常驚訝地看到可以這個結論在一個簡單的計算中工作。”
為了把熱時間的假設用於宇宙，不管怎樣物理學家們還是要用到量子引力理論。儘管如此，用宇宙微波背景那樣的簡單模型所產生實際可行的結果是有發展前途的。羅威利說：“量子引力的一個典型的困難之一在於理論上怎樣理解不再出現時間變數，在這裏，我們開始看到，沒有時間變數的理論不僅仍然可以講得通，而且實際上它也能夠描述我們大家都能看到的、存在于我們周圍的現實世界。”
更重要的是，熱時間假說提供了另一個有趣的結果：如果時間只是這個世界統計描述的一個人為製品，那末，對這個世界不同的描述應該會導致不同的時間流。確實存在著一個很清楚的情況：存在著事件視界。
一個觀察者在作加速度運動時，他創建了一個作為一條分界線出現的事件視界，這個事件視界在宇宙中劃出一個區域，只要觀察者繼續加快，那末從這個區域裏發出的光線就永遠也不能達到他。這個觀察者所描繪出宇宙統計狀態與另一個沒有事件視界的觀察者所描繪出完全不同, 因為他正在失去離開他的事件視界之外的資訊。他所感覺到的時間流動應該由此而有所不同。
然而，使用廣義相對論，也有別的方法來描述他（作加速度運動的觀察者）對時間的體驗。由他居住的空間－時間幾何（決定於他的視界），確定了一個所謂本征時間——如果他攜帶著一個時鐘的話就會記錄下這個時間流。熱時間假設預言觀察者的本征時間與觀察者的統計時間（即根據阿蘭•孔涅和羅威利的思想所提出的時間）的比值，就是觀察者所測量到的在他周圍的溫度。
每一個事件視界都有一個與它有聯繫的溫度。最著名的例子就是黑洞的這個事件視界，與這個事件視界有聯繫的溫度就是黑洞所發射的霍金輻射溫度。同樣地，一個在作加速度運動的觀察者所測量到的溫度與人們熟知的盎魯輻射是有一定的聯繫的。由於羅威利和阿蘭•孔涅所導出的溫度與黑洞的盎魯輻射溫度和霍金輻射的溫度是相符合，從而進一步鞏固了他們的假設。
義大利羅馬大學的物理學家皮埃爾•馬丁內蒂（Pierre Martinetti）說：“熱時間假說的確是非常美妙的思想。但我認為它的實施仍然是有限制的。目前，人們只是在時間觀念已經有效時，只是驗證了羅威利和阿蘭•孔涅的假設並不自相矛盾。但是它還沒有應用到量子引力理論中去。”
另外一些人極力主張在採用所有的方法來解釋時間性質的時候，需要特別謹慎。裏格爾斯（Rickles）說，“說時間是幻覺是錯誤的。儘管時間的觀念是可變形的或者是非基本的。然而來自人的頭腦活動的意識總不能僅僅是幻覺吧。
所以如果時間真的被證明是非基本的，我們為它要做出的又是什麼呢？羅威利說，“對我們來說，時間是存在的，而且還在流動著，其要點在於這個美妙的流動在微觀世界裏變得更為複雜。”
在現實的最深層次上，我們仍然不知道，時間是否將會經久不衰，還是要像薩爾瓦多達利時鐘那樣會逐漸地融化掉。或許像羅威利和其他人所認為的那樣，時間完全只是一個觀點而不是現實中的一個性質，只是你對現實正在消失資訊的結果。所以，當你試圖真正瞭解什麼是時間的時候，如果感到傷透腦筋，就請你不妨放鬆一下吧！即使你真的認識到時間可能會簡單地消失的時候，也許你也只能是這個樣子吧！
作者：艾曼達•格夫特（Amanda Gefter）芳齡31，是目前熾手可熱的青年物理學家，打算揭開時空本質的終極面紗。
時間是一種幻覺麼？受精卵如何變成人？為什麼我們需要睡眠？為什麼安慰劑會起作用？森林是減緩還是加速地球變暖的速度？科學已經有了飛躍式發展，但直到今天，我們仍有許多重要的難題沒有找到答案。科學家相信，在21世紀這些問題也許有望破解。
柏拉圖認為時間是持續不斷的，伽利略對這種觀念表示懷疑，並計算出如何用圖表進行表示，所以他能夠在物理學領域做出重要的貢獻。亞伯特·愛因斯坦說時間只是另一種尺度，是除了上下、左右、前後之外的第四維。愛因斯坦說，我們對於時間的理解是基於它與環境的關係。古怪之處在于，你行進的越快，時間就過的越慢。他的理論能夠做出最根本的解釋：過去、現在和將來僅僅是想像構成的，任何事都是由大腦創立的，並不會立即發生。
愛因斯坦統一的時空概念理論上行得通，但實際卻很難辦到。時間作為第四維，不像其他維那樣――其中一個原因，我們只能沿著時間軸朝一個方向走。
想像一下，你將
這就是受精卵變成人的一個形象比喻，但是，小方塊怎麼知道如何建造大樓呢？細胞怎麼知道如何造人(或哺乳動物)呢？生物學家過去認為細胞的蛋白質以某種方式攜帶著造人的說明書，但現在看來，蛋白質更像建造人體大廈的磚磚瓦瓦，或是沒有任何建造計畫的泥瓦匠，不像攜帶著建造圖紙的設計師。如何形成組織器官的方法一定被寫在細胞的DNA上，但是還沒有人知道如何將這些資訊讀取出來。
“如果你偷懶打瞌睡，你就會失去很多”，這是一個容易記住的習語，但是如果生命中沒有睡眠的話，將是一件十分恐怖的事情。所有的哺乳動物都需要睡覺，如果剝奪睡眠，它們將會很快死去，比禁食死得更快。這是為什麼呢？沒有人知道答案。
顯而易見，睡眠可以使身體得到休息，但是看電視不是也可以使身體得到休息麼？看來這不能解釋睡眠的必要性。一種主要的理論認為，我們清醒的時候，大腦中會不斷產生某種致命的物質，越積越多，只有睡眠才能夠將它們打掃乾淨；或者也能這麼解釋，大腦中有某種生存必須的物質，清醒時會逐漸被消耗掉，只有睡眠才能補充這種物質。這麼解釋的話，睡眠就有意義了。以第一種解釋來分析，夜間，大腦進入休息狀態，逐漸恢復能量，進入慢波睡眠狀態。這時，大腦沒有什麼負擔，可以集中進行垃圾清理工作。
托·韋格是哥倫比亞大學神經科學家，為了研究安慰劑的功效(現代醫學最為神秘的一種現象)，他用短促的電脈衝對實驗者進行刺激。最近的一次實驗中，韋格及其同事用刺激的方法對腕關節進行了24項測試。研究員將一種惰性奶油塗於實驗者手腕上，告訴他們裏面含有止痛劑，當科學家發出下一組脈衝時，8項測試結果表明疼痛得到顯著減少。平淡無奇的奶油就可以使強烈的電刺激效果變得緩和許多，那安慰劑作為現代醫學最好的藥物，又是怎麼產生作用的呢？研究表明，在對因高血壓和帕金森病引起的精神不振病人的實驗中，30%到40%的病人在服用了假的安慰劑後稱感覺良好。假安慰劑都能產生如此神效，真是另人難以相信。
最近一次研究，休士頓退役軍人醫療中心的醫生們對一組患有關節炎的病人做了膝關節內窺鏡手術，需要削去一些膝蓋骨並去除膝關節積水；另一組假裝做膝蓋並進行包紮。結果疼痛報告顯示結果一樣。霍華德·波迪是德克薩斯州大學醫學院的教授，並發表過相關方面的著作，他說：“據我看，安慰劑雖然不能起死回生，但大量的實驗表明，安慰劑至少可以在一定程度上起作用。”
每個人都知道森林有助於環境的改善。樹木在生長的過程中會吸收導致全球變暖的罪魁禍首二氧化碳，樹木越大，數量越多其吸收二氧化碳的數量也就越多。所以森林是防止全球變暖的一個很好的調節劑。但儘管植物在大量吸收二氧化碳，但地球仍在不斷升溫。於是產生了這樣一個悖論，未來，森林並不能減緩氣候的變化，但隨著森林不斷遭受毀壞，全球變暖形式將變得更為嚴峻。
我們不知道以後將會怎樣，因為我們對森林本身瞭解的太少。科學家估計，在所有物種中，有一半的物種生活于森林的這個三維迷宮的樹冠層，其中的絕大部分在我們的視線之外。實際上沒有說清楚在地球的任何一個地方，指定任何一個高度的
佛羅里達州新學院的樹冠科學家馬格瑞特·羅曼說：“在你至少知道森林中生活有哪些物種後，你才能有可能知道更多有關森林的一般性問題。這不僅僅是給它們命名的問題。我們需要知道哪些是常見物種，哪些是稀有物種，這些物種在做什麼，在弄清楚這些後我們才能進入下一階段的研究，弄清森林和地球氣候之間的交互關係。”
有位天王悟道禪師，整天打坐，縣長來訪，亦不加理會，把縣長惹惱了，叫人把這個和尚丟到河裏，河裏浮出一座蓮花，他就坐在蓮花上面，這下子把這些人嚇住了，因此感化了這位縣長，成為他的皈依徒弟。
天王悟道後來生病躺在床上，疼痛難過得哎呦-哎呦-地叫。旁邊服侍的徒弟說：“師父！您叫輕一點好不好？你是悟了道的大和尚，叫那麼大聲，讓人聽見，多丟臉！師父啊！您當年的威風哪里去了？”
悟了道的師父生病還哎哎叫，這像什麼話？他的道悟到哪里去了？天王悟道一聽不再叫了，說：“哦！不對呀？我痛得叫哎呦哎呦裏，有個不痛的，你們知道不知道？”
這幾個徒弟都說不知道。師父說：“我傳給你們要不要？”徒弟答： “當然要，求之不得。” “好！喔呦！這個是不痛的！”然後，兩腿一盤，走了。
靈魂、本心、意識、如來、是多麼淺顯而易見。當我問你，為什麼會相信有靈魂的時候，你會說，我知道自己活著；我知道清風拂面，我知道牙痛，我知道生活是非常美好的——而也知道有時人們會忘記這點，我還知道什麼是白天，什麼是黑夜......
當我們看到某一個人死去了，我們相信他的那個“知道”就是他的靈魂，而相信他的那個“知道”還會以另一種形式存在著。
許多人卻要到身外去尋找靈魂、本心、意識或者如來——創建出許多理論來滿足自己的想像，卻不願意相信，此時此刻所感知到的一切就是如來本心，就是阿耨多羅三藐三菩提。
佛曰：不知色身，外洎山河虛空大地，咸是妙明真心中物。
而問題是，佛說了宇宙中的一切都是真心中物，而“怎麼個真心中物”卻沒有說。實則無法說，因為只有深入禪定中才能夠感知到你就是“它”。所以佛經中一直教導我們要修禪入定。而今天量子力學的發展，對於如何“真心中物”卻可以我們去窺上一窺！
無論如何，此刻我們還活著，我們以我們的時間來度量意識的呈現。而最終，一但離開腦神經系統的運行，即原子的運動，我們的意識還存在嗎？或者說，還會存在另一個有意識的覺察嗎？意識是如何創造出腦神經系統運行的？那最終是“怎麼個心中物”呢？
*幻羽*