☉［英］喬治·波特 講述 孫亞飛 譯

時間就像是一條奔流不息的河，看起來會一直流淌下去，我們對此卻做不了什么。不過，它是從何而來，又將流向何處呢？

不可思議的時空探索之旅關于我們生命更為短暫的一些特征，時間可以說是其中一樣。它究竟是什么？我們每個人對這個問題都有模糊的認識，但如果試圖向其他人解釋它的時候，整個概念就會變得更加令人糊涂。波特介紹了人類已經(jīng)嘗試過的一些標記時間旅行的方法，同時努力講明白為什么時間看起來只會向前卻從不倒流。我們將踏上一段探訪遙遠過去的旅程，了解科學家們?nèi)绾蜗駛商揭话悖瑢⑽覀冞@顆行星以及它所供養(yǎng)的生物歷史線索收集起來。同時我們也將探訪遙遠的未來，尋找我們宇宙在時間終結時可能的命運。

“說起時間時我們都顯得很熟悉：我們用各種方式稱呼它，我們也用各種方式對待它。”波特開始了他的開場白，“我們耗費時間，節(jié)約時間，記錄時間，失去時間，查看時間，浪費時間，標記時間，逃離時間，甚至消磨時間。然而我們不能真正去做的是理解時間。”人類已經(jīng)努力了幾個世紀，試圖應對時間的復雜性，尋找對時間流逝精確標記的辦法。波特講述了意大利天文學家伽利略的典故，當他觀察比薩教堂一盞晃動的吊燈時(此處對原文的swinging有所調(diào)整)，發(fā)現(xiàn)單擺其實是良好的時間記錄者。伽利略后來據(jù)此發(fā)明了擺鐘，根據(jù)波特所說，伽利略是在逝世前不久開始設計工作的，此時由于過度通過望遠鏡觀察太陽，他的視力已近全盲(也有很多人懷疑導致他眼盲的這一原因不過是市井傳言)。

講座安排表封面

不過我們并不總是需要自己制作一臺鐘。“人類在地球上誕生之時，便發(fā)現(xiàn)天空中有一臺已經(jīng)為人類準備好的時鐘，而且相當不錯。”波特講道。他給我們展示了一臺太陽系儀——一種顯示太陽、月亮及行星運動的設備。“這便是剛才所說的時鐘模型。”他繼續(xù)說道，“(它)有日針、月針和年針。”一天是地球自轉所需的時間，一個月差不多是月亮繞地球軌道一周，一年則是地球繞太陽一周。

太陽系儀素描圖

喬治·波特爵士

如果像行星這樣特別巨大的物體可以讓我們標記特別長的時間周期，那么我們也需要非常小的物體以記錄更短的時間。“各種可以運動的物體，從袋鼠到水晶，都可以被用于計時，”波特講道，“物體越小，兩次“嘀嗒”之間的間隔也就會更短。”我們可以想到的最小物體之一便是原子。“原子與分子的運動也是周期性的，并且很大程度上不會被外界環(huán)境影響。”他接著講，“大多數(shù)分子都擁有很多原子以及相應數(shù)量的振動。”這個數(shù)字如此龐大，以至于“秒”這個單位都不再以一天(基于地球自轉)的等分定義了，而是以銫原子的振動為準。

生物介于上述兩種極端大小的物體之間，它們也都是非常好的“計時器”。“我們最熟悉的是晝夜規(guī)律——差不多就是一天，它告訴我們夜晚該去睡覺，還擔當早上叫我們起床的鬧鐘。”波特說，“當然，我們還有非常出色的‘秒表’，那就是心臟。伽利略便是借助這一點對比薩教堂的吊燈進行計時的。而且非常有意思的是，他這一發(fā)現(xiàn)的最初用途之一，是醫(yī)生對心跳進行計時。心跳的規(guī)律性代表著身體狀況一切良好。”為了解釋這一點，聽眾席中一名志愿者戴上了心電圖裝備，顯示了心跳的電活動性，并測量了心律與心率。

“最值得關注的生物鐘之一存在于鳥類以及昆蟲體內(nèi)，它們遷徙時借此進行導航。”波特將注意力轉到其他動物的生物鐘時，如是講道，“看起來，它們借助的是太陽，也就是說，它們必須擁有一種內(nèi)時鐘，才能知曉太陽在一天的某個確定時間處于什么位置。看起來，這些動物所擁有的內(nèi)時鐘，很像是機械鐘里的擒縱機構（譯注：擒縱機構是機械鐘表中的一種常用計時元件，如今仍在廣泛應用，基本結構是一個被鉤住的齒輪，通常是擒的狀態(tài)，能量蓄積后，齒輪掙開鉤子后實現(xiàn)縱，一擒一縱的周期基本穩(wěn)定，這一原理與水鐘有一定關聯(lián)）。”這些內(nèi)在的生物計時器是至關重要的。“它們對我們生存的重要性毋庸置疑。它們持續(xù)地嘀嗒，傳遞了頗具說服力的信息。此時此刻，我的生物鐘正明白無誤地告訴我，我該喝茶了。”

在波特開始第四場講座之際，他提了一個聽起來挺刺激的命題活躍氣氛:“今天，我們打算穿越時空，回到遙遠的幾百萬年以前，恐怕我們不能親自到那時候了，而且我想將來應該也沒有人可以。但我們可以很仔細地回望過去，盡管我們不能改變它。”愛迪生于1877年發(fā)明的留聲機，而它第一次在皇家科學院出現(xiàn)，是在1878年2月紀念這一事件的一次活動中。我們聽到一段1889年英國首相威廉·格拉德斯通（William Gladstone）的錄音。

“因此，過去的這100年，我們可以看到或聽到很多的歷史。”他講道：“我們可以將（書寫）稱為所有時光機中最偉大的一種。作家們當時也許沒有意識到，他們會被用這種方式尊為不朽。”此時，我們將回到10000年前。“從這個時候起，我們就得尋找一些新的歷法或鐘表，哪怕是找到些繪畫、古代工具或化石也可以。”貝殼化石特別有用，因為它們是原始貝殼經(jīng)歷了漫長時間后形成的結構，就像一種臨時鐘表。“（貝殼上）精細的條紋是每個月甚至每一天所留下的記錄，對一些雙殼貝類或珊瑚進行仔細觀察便可以看到。”波特認為它們可以展現(xiàn)一些非常值得關注的情況，“泥盆紀(3.59億-4.19億年前)的貝殼化石顯示，當時每年比現(xiàn)在要多出10天。”［如今我們知道這是由于月球引力的作用，地球自轉每個世紀會延緩0.0017秒，因此，400萬個世紀之前，每天會比現(xiàn)在短上6800秒(也就是近兩小時)，這就意味著對應于地球每繞太陽一圈的時間，會有更多的天數(shù)。這也就能說明我們這顆行星并非是一個可靠的計時器。］

“地球的年齡（同樣）可以借助放射性衰變進行推算。已知最古老的巖石足有28億歲。”針對隕石的類似分析說明它們足有45億年的歷史。波特還告訴我們，地幔中鈾元素向鉛元素的衰變，說明其有45億歲的高齡。我們隨后看到的是宇宙歷史中的一些事件以及它們發(fā)生時公認的時間線（括號中是今天被廣泛接受的數(shù)值）：

“時間，就像是一條奔流不息的河，看起來會一直流淌下去，我們對此卻做不了什么。不過，它是從何而來，又將流向何處呢？”波特問道，“時間之河有源頭和終點嗎？”我們對時間之“箭”的體驗——看起來像是只往一個方向前行——與熵的概念存在關聯(lián)，熵是某些物質(zhì)系統(tǒng)混亂度的物理量度。波特通過一張紙進一步解釋了這一理論。最初，它處于一個非常規(guī)整的狀態(tài)，但他隨后將其撕碎，而它也就不能很容易地重新拼接到一起了。如果你看到兩張照片——一張是完整的紙張，而另一張是撕碎的紙張——你可以本能地知道哪一張是先拍下來的。類似地，一杯茶總是會由熱變涼；一枚打碎的雞蛋不會自發(fā)地恢復形狀。“因此時間具有方向性。”他說道。這一理論被歸納到了熱力學第二定律，也就是說，孤立系統(tǒng)中的熵——混亂度總是會隨著時間增長。

不過時間的終點呢？不斷向前流淌的時間會將我們帶往何處？“熱力學給出了一個清晰答案。”波特說，“如果宇宙包含了所有事物，那么宇宙之外就不存在了，整個宇宙都將遵循熱力學定律。混亂度將會增長，而我們最終將達到熱寂的狀態(tài)，這是一種永恒的平衡。”此時此刻，恒星、行星、植物，還有人類，都只是一個個非常渺小的秩序之島，存在于越發(fā)混亂的宇宙中。所謂的熱寂，就是說宇宙最終會變得極度混亂，沒有任何事物可以保持一瞬間的秩序——沒有恒星，也沒有生命。“不過，迄今為止沒有人真的知道會是什么樣。”波特講道。

重要的是，這些有關宇宙和時間的難題，也是實驗的對象。我們可以看到過去的一些星系，從而弄明白我們自己這個星系曾經(jīng)是什么樣。除此以外，還有什么對全人類來說更重要的問題嗎？我們都在尋找一個目標，而我們?nèi)缃竦难芯浚饕€是為了獲得更多的知識，或是弄明白世界運行的規(guī)律(本質(zhì)上是同一件事)，而在這個世界上我們可以找回自己。探索是一項長期工作。我們自己將不會看到所有的結果，然而追尋是我們的偉大使命，直到時間的盡頭。