時間會“死亡”嗎?( 二 )


時間會“死亡”嗎?



大爆炸理論的勝出, 以及宇宙中黑洞的發現, 似乎為這個問題做了一個了斷 。 宇宙中充斥著奇點, 宇宙本身也可能遭遇各種令人不安的時間災劫 。 就算躲過了大擠壓, 宇宙也可能被大撕裂(big rip)、大凍結(big freeze)或大剎車(bigbrake)搞定 。 不過, 如果再追問一句, 奇點(不論大小)到底是什么, 答案就不那么明確了 。 “奇點的物理本質, 現在還沒有定論, ”美國密歇根大學安阿伯分校的著名物理哲學家勞倫斯·斯克拉(Lawrence Sklar)說道 。
恰恰是招惹出奇點這些“怪物”的那個理論, 暗示它們無法真正存在 。 以大爆炸奇點為例:相對論說, 我們看到的每一個星系的前身都曾經被壓縮到一點——不只是一個細微如針尖般大小的點, 而是一個數學意義上大小為零的點 。 與此類似, 不幸落入黑洞之中的宇航員身上的每一個粒子, 也都會被壓縮到一個無限小的點中 。 在這兩種情況下, 計算密度都意味著要用質量除以一個數值為零的體積, 得到的結果是無窮大 。 其他類型的奇點不會遇到無窮大的密度, 但總會遇到無窮大的其他物理量 。
盡管現代物理學家不像亞里士多德和康德那樣討厭“無限”, 但他們仍把“無限”視為一個信號, 表明他們把某個理論擴展運用到超出了極限 。 不妨回顧一下中學課堂上教過的光線折反射理論 。 這個理論完美地解釋了眼鏡和哈哈鏡的成像原理 。 不過它也預言, 一塊凸透鏡會把遙遠光源發出的平行光線聚焦到一點, 產生一個光強無限大的亮點 。 實際上, 光并不會聚焦到一點, 而是會形成一個牛眼狀圖案 。 它的光強或許很高, 但總歸是有限的 。 光線理論的錯誤之處在于, 光實際上不是線, 而是波 。
基于類似的思路, 幾乎所有物理學家都推測, 宇宙中的奇點實際上擁有一個就算很高但也有限的密度 。 相對論的錯誤之處在于, 它漏掉了引力或物質的某個重要屬性——正是這個屬性在奇點附近發揮作用, 把密度保持在了可以控制的范圍之內 。 “大多數人會說, 它們(指奇點)標志著這個理論在那里崩潰了, ”美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的物理學家詹姆斯·B·哈特爾(James B. Hartle)說道 。 要想弄清楚到底發生了什么, 就必須用到一個更加完善的理論——量子引力論 。 物理學家還在苦苦鉆研這樣一個理論, 但他們估計, 這個理論會包容量子力學的一個重要見解——物質跟光一樣, 擁有類似于波的性質 。 這些波動性應該會把假想的奇點“模糊”成小小的一團, 而不再是一點, 因而也就排除了“除以零”這樣的錯誤 。 果真如此的話, 時間實際上或許就不會終結 。
關于這一點, 物理學家分成了兩派 。 一些物理學家認為, 時間確實會終結 。 這種觀點的問題在于, 已知的物理學定律都是在時間中運作的, 描述的也都是事物如何隨時間移動和演化 。 時間的終點超出了已知物理學的范疇 。 負責掌管時間終點的, 必定不會是現有物理學體系中的某一條未知定律, 而應該是一套全新的物理學定律——它能避開運動和改變之類與時間有關的概念, 而是偏向于幾何簡潔性之類與時間無關的概念 。 3 年前, 借用量子引力論主流候選理論——弦論(string theory)中的一些觀點, 新加坡國立大學的布雷特·麥金尼斯(Brett McInnes)提出了一個構想 。 他提出, 在宇宙還是最初那一小團的時候, 它的形狀是一個圓環面;與圓環面有關的那些數學定理, 決定了當時的宇宙必定是完美均勻和完美平滑的 。 然而, 在大擠壓或者某個黑洞的奇點處, 宇宙可能擁有任何形狀, 同樣的數學推理不一定仍然適用;此時的宇宙, 大體上可以說是極端的破爛不堪 。 這樣一套幾何物理學定律與通常的動力學定律有著本質的不同:它并不是時間對稱的 。 換句話說, 終結不會僅僅是開端的反演 。

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