关于“现在”的问题
爱因斯坦最大的错误不是宇宙学常数[4],也不是他坚信上帝不掷骰子。他最大的错误是和一位名叫鲁道夫·卡尔纳普的哲学家谈论“现在”。
“‘现在’这个难题对爱因斯坦造成了很大的困扰。”卡尔纳普在1963年写道,“他解释说,‘现在’的体验对人来说有着特殊的意义,它在本质上与过去和未来不同,但这种重要的差异不属于物理学研究的范畴,也无法在物理学领域进行探究。”8
我将其称为爱因斯坦最大的错误是因为,和宇宙学常数以及他对非决定论的担忧不同,这个所谓的关于“现在”的问题如今依然在困扰着哲学家以及一些物理学家。
这个问题通常是这样出现的。我们大多数人都经历着“当下”这一特殊的时刻,它不同于过去,也不同于未来。但是如果你写下一串描述运动的方程,比如某个粒子在空间中的运动,那么这个粒子在数学上就由一个函数来描述,而在函数中并没有哪个瞬间是特殊的。在最简单的情况下,函数就是一条时空中的曲线,意味着物体的位置会随着时间而变化。那么,“现在”指的是哪个时刻呢?
你当然可以指出,在只有一个粒子存在的情况下,本来就什么都不会发生,于是在数学描述中没有什么发生变化的迹象也就不足为奇了。反之,如果粒子可以撞到其他粒子,或是突然之间转向,那就可以认为在时空中发生了某些事件。“发生一些事情”是有意义地讨论变化以及理解时间的最低要求。可惜的是,你依然无法分辨出粒子的这些变化究竟发生于“现在”还是其他时刻。
那我们怎么办呢?
以费伊·道克(Fay Dowker)为代表的一些物理学家认为,要解释我们对于“现在”的体验,就需要用另一种时空理论来取代现有的时空理论。9戴维·默明(David Mermin)声称,这意味着量子力学即将迎来新的修正。10而李·斯莫林(Lee Smolin)则大胆宣称,数学本身就是问题所在。11斯莫林认为,数学确实不能客观地描述当下,但我们对当下的体验也不是客观的——我们的体验是主观的,而这种主观性可以用数学来描述。
不要误会我的意思。在我看来,我们很可能终有一天不得不抛弃现有的理论,转而采用更好的理论,但仅仅为了理解我们对“现在”的感知并不需要这么做。现有的理论完全可以解释我们的体验,我们只要记住,人类不是基本粒子。
让我们能够体验到现在与其他时刻有所区别的属性是记忆——我们保留着对过去事件的记忆,尽管总会有所遗漏;而对于未来的事件,我们则不会具有记忆。记忆需要一个具有一定复杂性的系统,其中包含多种状态,而这些状态可以被清晰地区分开来,并且在相当长的一段时间内保持稳定。我们的大脑具有记忆需要的复杂性,但是为了更好地理解我们正在讨论的内容,将意识抛至脑后会有所帮助。我提出这样的倡议是有原因的:记忆并非意识系统所独有的能力。许多比人脑简单得多的系统同样拥有记忆,云母就是其中之一。
云母是一种天然矿物,其中有一些早在10亿年前就已经形成了。云母在矿物中算比较柔软的,一些细小的颗粒(可能来自周围岩石的放射性衰变)在穿过的时候会在云母上留下永久性的痕迹。这使得云母可以作为天然的粒子探测器。粒子物理学家也确实利用了一些古老的云母样本来寻找有可能穿过它们的稀有粒子。这些研究目前还没有定论,不过它们也不是我所要陈述的重点。我只是想以此来说明,尽管云母就算可以说有意识,也只是非常低级的意识,但它显然拥有记忆。
云母的记忆并不会像我们的记忆一样消散。但是云母同样只有过去的记忆,而不会拥有关于未来的记忆。这意味着在任一时刻,云母都记载着既往的信息,但不会掌握即将发生的事情。要说云母有任何形式的“经历”可能有些牵强,但它可以记录时间——云母知道什么是“现在”。
从云母身上我们可以了解到,如果想要描述一个具有记忆的系统,那么仅仅像我们在上一章那样观察固有时是不够的。对于固有时的每一刻而言,我们都要追问一句:“系统所记忆的是什么时间?”一段记忆会在适当的时间戛然而止,这就是每一刻在发生时都很特别的原因。
如果这听起来让人有些晕头转向,那就把你对时间的感知想象成一组处于不同褪色阶段的照片。你称之为“现在”的时刻就是那张颜色最鲜艳的照片,而照片褪色得越严重,它就代表越久远的过去。你手上没有未来的照片。在每一时刻,“现在”都是你最生动、最新近的照片,后面是一长串逐渐褪色的照片,而未来则是一片空白。
当然,这只是对人类记忆的极度简化的描述,我们的记忆实际上比这复杂得多。首先,我们只会保留一部分记忆,并且会出于不同的目的而保留几种不同类型的记忆,有时我们还会认为自己“记得”一些没有发生的事情。但是神经系统诸如此类的微妙之处在这里并不重要,重要的是当下这一时刻之所以特殊,是因为它在你的记忆中占据着显眼的位置。下一时刻也同样特别:在每一时刻,你对当时的感知都会脱颖而出。
这就是为什么我们对“现在”的体验与过去、现在和未来都同样真实的块状宇宙完全兼容。从主观的角度而言,每个当下的时刻都让人感到特别;但在客观的角度上,我们在每一刻到来时都会有同样的感受。
因此我们可以明白,“现在”问题的根源不在于物理学,也不在于数学,而在于我们未能将存在于时间之内的主观体验与用来描述它的数学之永恒性质区分开来。根据卡尔纳普的说法,爱因斯坦谈到了“‘现在’的体验对人来说有着特殊的意义”。它的确对人类有着特殊意义,或者说它对所有能够存储记忆的系统都有特殊意义。然而,这并不意味着数学描述中必须存在一个客观、特殊的当前时刻。在客观上,“现在”并不存在;但在主观上,我们所感知的每一个时刻都很特别。爱因斯坦不应为此感到担心。
基于上述讨论,我斗胆认为,爱因斯坦错了。用我们现在用于物理定律当中的“永恒”的数学来描述人类在当前时刻的体验是可能的,这一点儿也不难。你不必为了它而抛弃量子力学的标准诠释,也不必调整广义相对论,更不必从头到尾地改造数学。关于“现在”的问题根本就不存在。
顺带一提,卡尔纳普也是这么回应爱因斯坦对于“现在”的担忧的。卡尔纳普记得他曾对爱因斯坦说过:“客观上发生的一切都可以用科学来描述”,但是“人在时间上所体验到的特殊性,包括他对待过去、现在和将来的不同态度,都可以用心理学来描述,(原则上)亦可用心理学来解释”。
如果换成我的话,那么我会说这其实需要用神经生物学来解释,并且加上一句——生物学归根结底也是建立在物理学的基础之上的(如果这让你感到心烦意乱,那么下一章的内容可能会很对你的胃口)。当然,这并不影响我赞同卡尔纳普的观点,区分对系统的客观数学描述与作为系统一部分的主观体验,是很重要的。
所以“现在”根本就不是什么问题。但是有关记忆的讨论有助于说明熵增与我们对时间之箭的感知之间的相关性。我在上一小节提到了为什么时间正向和逆向是不同的,但没有说明为什么我们把熵增的方向看作时间行进的方向。现在云母说明了原因。
云母之所以没有关于未来的记忆,是因为创造它的记忆会导致熵增。一个粒子在穿过矿物的同时,会将原本排列整齐的原子顶出来。这些原子不会再回到原位,因为推动它们运动的能量中有一部分转化成了热运动,也许还有一部分转化成了声波。在这个过程中,熵会增加。如果想要将这一过程反演,那就需要矿物通过累积波动来形成并释放出一个粒子,这个粒子需要完美地修复已经遗留在矿物中的痕迹。而这样的过程会导致熵的减少,因此,它发生的概率微乎其微。我们能在矿物中看到有关过去的记录,完全是因为粒子穿透矿物的过程不大可能自发地逆转。
人类大脑中记忆的形成比这困难得多,但我们也可以通过这些记忆追溯到在我们的大脑中留下痕迹的低熵状态。假设你对毕业那天发生的事情有记忆,很可能是发生在过去的事件中有光线照射到你的视网膜上并最终被你的记忆储存了下来;但是极不可能出现的情况是,那些事发生在未来,并且以某种方式将记忆抽离你的大脑。后者不会发生的原因在于,熵只会沿着时间的一个方向增加。
当然,从长远来看,熵的进一步增加将会冲刷掉你所有的记忆。
总而言之,无论是我们对时间之箭的感受,还是对当下时刻的体验,都不需要修改我们目前使用的理论。当然,一些物理学家还是提出了新的演化规律,试图贯彻时间不可逆的原则,但这些修改对于解释目前的观测数据来说是不必要的。据我们目前所知,块状宇宙依然可以正确地描述自然。
爱因斯坦的理论暗示着过去以及未来都和现在一样真实,而当下这一时刻只在主观上具有特殊性,许多人在刚开始意识到这一点时会感到不安。也许你就是其中一员。如果你真的这么觉得,我想鼓励你,与不安做斗争是值得的,因为我们在此过程中可以明白我们的存在超越了时间的流逝。我们一直都是宇宙的孩子,并且这一点永远不会改变。