内容简介：

为什么我们记得过去，而非未来？时间“流逝”意味着什么？是我们存在于时间之内，还是时间存在于我们之中？卡洛•罗韦利用诗意的文字，邀请我们思考这一亘古难题——时间的本质。在我们的直觉里，时间是全宇宙统一的，稳定地从过去流向未来，可以用钟表度量。可卡洛•罗韦利向我们揭示出一个奇怪的宇宙，在这里，时间的特质一一坍塌，在很基本的层面上，时间消失了。他告诉我们，我们对时间流逝的感知，取决于我们的视角......

作者简介：

卡洛•罗韦利，意大利理论物理学家，圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作，现在法国带领量子引力研究小组。他对科学哲学、科学史也颇有研究，长期在《24小时太阳报》《共和国报》等意大利报纸上发表文章。

与其说世界画在一张帆布上，不如说世界是多层帆布的叠加，引力场只是其中一层。和其他场一样，它既不是绝对的，也不是均匀的、固定的，它会弯曲、伸展、与其他场相互碰撞与推拉。方程可以描述这些场之间的相互作用，时空就是这些场中的一个。

引力场可以像平面一样平滑，这是牛顿描述的版本。如果用尺子测量，会发现我们在学校学过的欧式几何是适用的。但场也可以波动起伏，我们所说的引力波就是如此，它会收缩与膨胀。

由引力场形成的帆布就像一张可以拉伸的巨大弹力床单，其拉伸与弯曲就是引力与物体下落的来源，这能够给出比旧有的牛顿引力理论更好的解释。

物理学中有“弯曲”时空。“弯曲”是由于被扭曲了：距离可以伸长或缩短，就像有弹性的床单被拉拽。

时间变成了与空间几何交织在一起的复杂几何的一部分。这就是爱因斯坦发现的对亚里士多德与牛顿时间概念的整合。通过用力拍打翅膀，爱因斯坦终于明白，亚里士多德和牛顿都是正确的。牛顿凭直觉正确地意识到，在我们所见的运动与变化的事物之外，还存在着某些东西。真实的、数学的牛顿时间确实存在，它是一种真实实体，也就是引力场，那个有弹性的床单，那个弯曲时空。但牛顿错在认为这个时间与其他事物无关，均匀流逝，并且独立于其他事物。

而亚里士多德的正确之处在于，他认为“何时”与“何地”的确定总是与某个事物相关联，但这个事物也可以只是场，即爱因斯坦的时空实体。因为这是种动态、实在的实体，与其他作为参照物的实体一样，我们可以以此明确自己的位置，正如亚里士多德观察到的那样。

这一切都完美自洽，一个多世纪以来，爱因斯坦描述引力场扭曲的方程及其对钟和尺的效应都在被不断证实。但我们关于时间的观念失去了又一组成部分：相对于世界其余部分的所谓的独立性。

当我们把量子与时空的量子特性考虑在内时，之前描述的相对论物理学的奇特图景变得更不可思议了。

研究这些内容的学科被称为“量子引力”，还没有一种量子引力理论被科学界广泛接受，或者得到实验上的支持。为了给这一问题——圈量子引力，或圈理论——建构一种可能的解决方案，本书作者奉献了科学生涯的大部分时光。并非所有人都认为这会是正确的解决方案。但是迟早我们会搞清楚哪种理论是正确的，也许我们不必等待太久。

近几年，关于时间的本质，意见上的分歧有所减少，许多结论变得十分清晰。已经阐明的内容是，如果我们把量子考虑在内，之前阐述的广义相对论的剩余时间框架也会崩塌。统一的时间已经粉碎为无数的固有时，并且如果把量子因素考虑进来，我们就必须接受这些时间会“涨落”的观念，并且像云一样散开，而且只能取特定值……量子力学导致的三个基本发现如下：分立性、不确定性、与物理量的关联性。它们进一步推翻了我们仅存的时间观念。

时钟测量的时间是“量子化”的，意思是说，它只能取特定值，不能取其他值。时间是分立的，而非连续的。量子力学的最大特点就是分立性，并且得名于此：量子即基本微粒。对一切现象而言，都存在着最小尺度。在引力场，这被称作“普朗克尺度”，而最小的时间被称为“普朗克时间”。把描述相对论、引力、量子力学现象特征的常数结合在一起，就可以算出它的取值。这些量共同决定了这就是普朗克时间。在这一极小层面，时间的量子效应开始显现。

普朗克时间非常小，远小于任何钟表能够测量的范围。时间的“量子化”表明，几乎所有时间t的取值都不存在。如果可以用能够想象出的最精密的钟表去测量一个时间段，我们会发现测量的时间只能有不连续的特定取值，不可能把这段时间看作连续的。我们必须把它看作不连续的：它并没有均匀流动，而是——在某种意义上——像袋鼠一样，从一个值跳向另一个值。

也就是说，存在一个最小的时间段。在此之下，时间的概念不复存在，即便在最基本的含义上。从亚里士多德到海德格尔，许多世纪以来，讨论“连续性”的笔墨也许都浪费了。连续性只是对非常微细的微粒状事物进行近似描述的数学技巧。世界是精细地分立的，非连续的。

分立性在自然界中无所不在：光由光的微粒也就是光子组成，原子中电子的能量只能取特定值而非其他。最纯粹的空气与最致密的物质一样，都是分立的。一旦理解了牛顿时空也是像其他物质一样的物理实体，就可以很自然地推断出它们也是分立的。理论确认了这一想法：圈量子引力预言，基本的时间跳跃虽 然很小，但有限。

时间有可能是分立的、并且存在最小的时间间隔的观念并不新鲜。在7世纪，伊西多尔（Isidore of Seville）的《词源》（Etymologiae）一书中，以及其后一个世纪，圣比德（Venerable Bede）的一部名为《论时间的分割》（De Divisionibus Temporum）的著作中，都对此进行过论证。12世纪，伟大的哲学家迈蒙尼德 （Maimonides）写道：“时间由原子组成，也就是说，由于时间持续极短，它无法被继续分割为更多部分。”

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本周我们开始分享卡洛•罗韦利所著的作品《时间的秩序》，让我们跟随卡洛•罗韦利一起思考这一亘古难题—时间的本质。

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