你有3秒時間來閱讀這篇爆炸性的文章，
此後你所有關於時間的認知將灰飛煙滅。
翻開紙頁，踏進沒有現在的世界吧，
1小時不再是60分鐘，粒子能夠時間倒流，這才是我們的世界！
時間存在嗎？你可能會對這個問題嗤之以鼻：「當然嘍，時間肯定存在！否則的話，鬧鐘不會大清早把我從被窩裏拉出來，一節課不會要上45分鐘，老爹老娘不會一把年紀，而我也不是黃毛小子……」
的確如此，時間在流逝，我們需要承受其加諸於我們的效應。那麽，何謂「時間」？是小時嗎？早在4000年前，埃及人和巴比倫人就依據太陽在空中的運動軌跡——這其實是地球自轉造成的表相——將一天劃分為24小時。
直至1960年，1秒都相當於平均太陽日的1/86400。可是，問題出現了：這意味著地球一直在勻速轉動。然而，事實並非如此。隨著觀測和測量技術的昌明發達，天體物理學家意識到，地球的自轉速度不是一成不變的。在月球重力的作用下，地球的自轉速度平均每個世紀減緩0.00164秒。微不足道。
不過，經過數個世紀的積累，一天會變得越來越長，每秒的長度也將因此而改變。麻煩嘍……你能想象1公尺隨時間推移變成1.01公尺、1千克變成1.2千克嗎？絕對不行！為了精確計量時間，1秒在任何時代都應該是1秒！物理學家開始著手尋找某種固定持續1秒的現象以解決難題，它必須完全穩定，和地球自轉沒有任何關系。 於是，到了20世紀60年代，1秒變成了「銫-133基態的兩個超精細能階間躍遷放射線震蕩9192631770周」。
換個簡單說法，就是……當你向某個原子，比如銫-133施加能量，它會立即吸收，並以電磁波的形式再將能量釋放出來。這種電磁波可被視作一連串在水面擴散開來的波浪，有波峰和波谷。好了，當你數完9192631770個波峰和波谷，正好過去了1秒。鑒於原子不會隨時間改變特性，1秒的長度從此恒定不變。
跟隨原子的節奏
但是，這個定義能具體告訴我們時間是什麽嗎？不能。舉例來說，當我們使用米尺來計量木板的長度，在得到數值之前，我們的雙眼就能直觀地感知到長度。當我們說到某個物品的品質，我們清楚地知道物品的品質取決於其構成物質。
可時間呢？它看不見摸不著。那麽，我們測量的是什麽？虛無。 無論我們的參照物是地球自轉抑或表針轉動，我們只是在不同的時長之間比較。 假如洗碗時，手表的分針移動了1/6圈，我們能推斷出用了10分鐘；假如午睡時，太陽在空中偏移了15°，那就說明睡了1小時……無論何時，我們總是透過對比另一種運動來評估一個行為的用時。
我們看見表針在動，於是我們說「這就是時間」……但在物理學家看來，這顯然不夠，他們希望「看見」時間，比如構成時間的基本粒子，就像他們已經捕捉到的「產生」品質的希格斯玻色子。
只不過物理學家越是想要確定時間，後者就越是不可捉摸……「時間不可捉摸？怎麽會，至少有些概念是我們確信無疑的，比如，過去現在和未來……」你真的這麽以為？那就來談談現在吧。所謂「現在」，就是你念出這兩字的當時當刻，而這一刻似乎放之四海而皆準，你是這麽想的吧？但你會發現事情沒那麽簡單。
舉個例子吧，比如你想知道「此刻海王星上發生了什麽」。很難精確回答這個問題。
這樣說吧，假設在這顆距離太陽45億千米的氣態巨行星的衛星上，人們建立了基地。駐紮在那邊的朋友和你用超現代的Skype保持聯系。只要他願意，你就能在他的房間裏面看見他。他也如此。
時差
早上9點，你到達自己的房間，開啟電腦，想知道你的朋友同一時間在幹嘛。電腦螢幕上，你看見他坐在床上閱讀。由此得出結論：在你開啟電腦的同時，你的朋友正在看書。那麽他一定也能看到你的即時所為吧？同一時間，如果你的朋友放下書本，坐在床上望向電腦，他會看見你來到電腦前面嗎？不會。他會看見你的臥室一片漆黑。
這很正常：現在是淩晨1點，你當然在呼呼大睡。淩晨1點？沒錯，因為資訊傳遞也需要時間，而速度不可能超過光速（略小於300 000千米/秒）。影像大致用了4小時才走完從地球到海王星的距離。
因此，早上9點你看見的關於你朋友的影像，其實4個小時之前就已經攝錄下來。而在你的電腦螢幕上，你看見你的朋友在看的關於你的影像更要早上4個小時。兩個4小時，就是8小時的時差。好一個同時啊！由於距離這個因素「作祟」，三個不同的時刻同時存在於所謂的「現在」中。對於一個「顯而易見」的概念來說，這也夠尷尬的……
各有各的時間
這還沒完。 距離不但妨礙我們定義一個共有的現在，而且不同星球上時長還不一致！這是愛因史坦的重要發現之一，他的狹義相對論對此進行過論述。
假如你乘坐高速飛船繞月球飛行，飛船上的你會覺得時鐘的運動一切正常。你地球上的親人也有同樣的感覺。只是……當你返回地球後，他們會劈頭蓋臉地罵你：「你不是說只去3天嘛，怎麽走了一星期！」你表示抗議：「沒有啊，就去了3天啊！」
怪事出現了！你們拿出各自的手表來證明，手表證明你們都沒瞎說……對於你的親人和你而言，時間都在正常流逝。可是，時長並不一樣。這是怎麽回事？因為你的運動接近光速，導致手表不再同步運轉。想要弄明白這等怪事，只要讀一下光子鐘的內容就行，你就會發現真相並不神秘。此外，看過【星際穿越】的讀者已經知曉有時間膨脹這麽回事，這是電影中的一個重要設定。
因此，即使能和海王星建立即時聯系，但由於星球轉速不同，還是會引起時差。愛因史坦曾證明，處於相對運動中的兩位觀察者是無法在「同時性」這個概念上達成一致的。
當然，狹義相對論的結果只有在接近光速的條件下才能感知，繞太陽轉動的地球和海王星並不屬於此種情況。實際操作中，我們能夠在海王星和地球之間營造某種「同時性」，但只是近似，在物理學家眼中離正宗的「同時性」差得遠呢。
所以說，所謂存在一個巨型的萬能鐘表，能夠統一地為仙女座星系（距離我們250萬光年）和銀河系計時，從而為所有人定義出「過去」、「現在」和「未來」，這是想得美。
沒有普世的時間，時間因人而異。只不過在宇宙某個小小的角落，在我們地球上，相對論的效應微乎其微。我們由此產生錯覺，以為普世的時間真的存在，這只是因為我們對這個問題鉆研得還不夠深入……
沒有過去和未來的粒子
方才的太空之旅稍稍改變了你對時間的認知？別指望向物質核心的漫遊能帶來更舒服的答案！原子核裏的質子會聽見時間的滴答聲嗎？不會……時間之河從它們身上流過，就像水流掠過鴨毛，不留一絲痕跡。質子不會衰老。質子不會死亡。保守估計，它有10^33年的壽命，遠高於宇宙的歲數。圍繞質子執行的電子也是如此，它們是永恒的。時間不會對它們造成影響。
好吧，老實說，這些都是例外。 很多粒子有生命年限，從萬億分之一秒至數個小時，此後便衰變成其他粒子或純能量。 啊！總算有看似正常的現象了……也只是看似而已。因為粒子和時間的關系有點活絡。它們會輕而易舉地把「過去」和「未來」攪成一鍋粥！想象一下倒放電影的情形，你立馬就能明白是怎麽回事。
當物理學家觀看他們最為鐘愛的「大片」之一——質子碰撞時，他們可以從結尾看到開頭，也能從開頭看到結尾，毫無難度。根據物理法則，只需滿足一項條件：倒放的電影應透過一面特殊的鏡子來觀看，這鏡子不僅能倒置影像，還能顛倒其量子特性，從而使其和正向播放的影片一模一樣。
對於我們而言，即使是在鏡子中，倒放的電影也是無法理解的。但在粒子物理學的範疇中，時間能夠向不同的兩個方向流逝。你將發現這個理論能帶著我們走很遠。你聽說過反物質吧？每個粒子都擁有其反物質：相同的品質，但電荷（以及其他量子特性）相反。反物質體子就像是粒子在「特殊」鏡子當中的倒影。
盡管讓反物質變得家喻戶曉的是【星際迷航】（柯克船長的「進取」號飛船正是用反物質作為燃料），但它其實真的存在！
正電子作為電子的反粒子已經多次被探測器探察到。然而，反物質和物質的一大特點是：兩者無法共存。正電子和電子一旦相遇就會消失，轉變成兩個光子。
亂七八糟的時間
不過這次「相遇」還有另一種詮釋方式：電子碰到的不是正電子，而是在時間中逆行的光子！整個過程就像是兩個粒子交換了各自的行進路線。
逆行的光子於是沿時間之河而下（這不會改變它的內容：光子正是它自己的反粒子，根本無法區分一枚時光倒流的光子和一枚沿時間之河而下的光子），而電子則開始沿時間之河回溯而上。在我們的眼中，它就是和電子品質相同的粒子，但所有特性正好相反，也即所謂的正電子，電子的反物質。
關於反物質的這一闡述解釋了為何所有粒子都有自己的反粒子，品質相同，特性相反。因為每顆粒子都有可能撞上某顆回溯時間的光子，自己也逆時而行。不過你要明白，這只是對反物質的一種解釋，甚至連一些物理學家也覺得荒誕不經呢。
管他呢。 從純數學的角度來看，當我們用方程式式描述粒子和反粒子的相遇，時間的流逝就沒有了偏向性，過去和未來沒有任何意義。
面對此類怪相，有些物理學家甚至懷疑起時間的存在來！目前物理學的一大重點是要調和廣義相對論和量子力學，前者描繪重力所主宰的宇宙，後者描繪粒子世界。相對論於粒子一竅不通，重力也完全無視量子物理法則。 因此，物理學家致力開發一種替代理論，能在微觀物理與宏觀物理之間達成統一。
這一努力暫時還未能獲得成功，但有些思路似乎前景可觀。其中之一就是迴圈量子重力理論。看它的名字就知道它有多復雜，三言兩語沒法說清。但該理論關於時間的觀點讓我們頗感興趣。很簡單： 時間根本不存在，幻象而已！
研究該理論的科學家試圖重寫物理法則，在他們的方程式中去除時間變量t。截至目前，沒有跡象表明他們會失敗。時間來日無多了……
巨大幻象？
時間，幻象？難以相信，因為這個「幻象」使我們的生活井然有序。幻象從何而來？一個簡單的實驗能給我們一點提示……拿一個放滿水的玻璃杯，往裏面滴一滴墨水。起初，你能在透明的液體中間看見一滴墨水。墨水漸漸化開，很快，整杯水變成了墨水的顏色。
這個實驗，你可以重復做上10次，最終你都會得到一杯墨水的稀釋物。從單個分子角度來看，墨水沒有「理由」混合入水中。沒有一條物理法則會強迫分子混合。不過熱力學第二定律倒是認為，一個獨立系統（此處是指清水加墨水的杯中物）會自發地演變成一種平衡狀態，更加穩定，也更加無序。
用物理語言來解釋就是「熵」增加了。沒聽過這詞？記住嘍，「熵」是指某個系統的混亂程度。對啦！混亂是可以測量的……那也就是完整地描述一個系統所需的資訊量。資訊量越大，越是混亂。
假如你的臥室裏只有一張床，一個衣櫥，一張書桌，你能輕而易舉地向你的小夥伴描繪臥室的布局。與此相反，如果床沒鋪好，臭襪子亂丟，書本隨便攤在書桌上，那你要提供更多的資訊才能讓你的朋友對你的臥室有精確的印象。後一種情況「熵」更高。
根據熱力學定律，所有獨立系統的熵會自發地增長。這就給時間安上了「方向的箭頭」……單向箭頭哦。對嘍！熵會讓某些經驗變得不可逆轉，這就能定義過去和未來了。比如墨水滴絕不會在水杯中重新聚合。
理論上來說，沒有什麽能阻止墨水分子重新聚合。但就總體來看，墨水分子絕無機會再聚為墨水滴。相較於涇渭分明的兩種物質構成的某系統，混合物總是更難描繪。重新聚合墨水滴意味著減少系統裏的熵，這是不可能的事兒！簡直是聞所未聞。你可以整理幹凈你的臥室，減少臥室的熵。可你一旦介入，臥室就不再是一個獨立系統。
你整理房間的努力也在釋放能量，放出熱能，於是增加了整個宇宙的熵。最終，整體熵的增加會抵消局部熵的減少，兩者無法割裂開來。所有系統都在向混亂發展。古老文明的廢墟就是明證……
混亂避無可避
你在不經意間可能註意到了，熵的介入只是用來描述充斥各種粒子的復雜系統，而在單個粒子的層面，熵沒有了意義，所以說粒子似乎逃脫了時間的魔爪。那我們呢？作為復雜系統，我們當然要承受熵的效應。
然而，你可能會問：鮮活的生命體就是一個小小的奇跡，竟然能將各種細胞、器官組織得井井有條，和混亂風馬牛不相及嘛！可是註意嘍，別忘了熵的精確定義： 熵的增加是針對獨立系統。 如果完全隔離一個有機體，沒有食物，沒有呼吸的瓦斯，它就會死去、分解……這不就是混亂的表現嘛！
我們能夠維持機體的秩序，是因為持續不斷地透過空氣和食物獲得能量。我們限制了身體內部的熵，卻增加了整個宇宙的熵。我們的軀體會不由自主地屈服，漸漸失靈，直至死亡。熵最終擊敗肉體，迎來勝利。 我們感受到的時間不是鐘表發出的滴答聲，而是這場註定失敗的抗爭：我們的機體無法對抗混亂。
撰文 Fabrice Nicot
編譯 黃雅琴
新發現公眾號id：sciencevie
