在我们的经验中，没有什么事物是真正终结的。当我们死亡时，我们的身体会腐烂，其中的物质会回归大地和空气，从而创造新的生命。我们在后来发生的事物中延续。但情况总是如此吗？未来是否会有一个时刻，不再有“后来”？令人沮丧的是，现代物理学给出的答案是肯定的。时间本身可能会终结。一切活动都将停止，不会有更新或复苏。时间的终结将是终结的终结。
这个可怕的前景是爱因斯坦广义相对论的一个始料未及的预测，广义相对论为我们提供了现代对引力的理解。在该理论之前，大多数物理学家和哲学家认为时间是宇宙通用的鼓点，是宇宙遵循的稳定节奏，永不变化、动摇或停止。爱因斯坦表明，宇宙更像是一场大型复节奏即兴演奏会。时间可以变慢，可以拉长，也可以尽情奔流。当我们感受到引力时，我们感受到的是时间的节奏即兴；下落的物体会被吸引到时间流逝较慢的地方。时间不仅影响物质的运动，还会响应物质的运动，就像鼓手和舞者互相激发，进入节奏狂潮。然而，当情况失控时，时间可能会像过度兴奋而自燃的鼓手一样化为乌有。
发生这种情况的时刻被称为奇点。这个术语实际上指的是时间的任何边界，无论是开始还是结束。最著名的是大爆炸，那是137亿年前宇宙（以及时间）突然出现并开始膨胀的瞬间。如果宇宙停止膨胀并开始再次收缩，它将进入类似大爆炸逆转的状态——大坍缩——并将时间撞击至停止。
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时间不必在所有地方都消逝。相对论认为，时间会在黑洞内部消逝，但在广阔的宇宙中则会继续存在。黑洞因其破坏性而臭名昭著，但它们比您想象的还要糟糕。如果您掉进黑洞，您不仅会被撕成碎片，而且您的残骸最终会撞击黑洞中心的奇点，您的时间线也会结束。不会有新的生命从您的灰烬中诞生；您的分子不会被回收。就像一个角色到达小说的最后一页一样，您将不仅仅遭受死亡，而是存在主义的末日。
物理学家花了数十年才接受相对论会预测如此令人不安的事情，即没有重生的死亡。直到今天，他们仍然不太确定如何理解它。奇点可以说是物理学家寻求创建统一物理理论的主要原因，该理论将把爱因斯坦的杰作与量子力学结合起来，创建量子引力理论。他们这样做部分是为了希望能够解释掉奇点。但您需要小心您想要什么。时间的终结难以想象，但时间永不终结可能同样是悖论。
时间的边缘
早在阿尔伯特·爱因斯坦出现之前，历代哲学家就一直在争论时间是否会消亡。伊曼努尔·康德认为这个问题是“二律背反”——你可以从两个方面论证，让你不知道该怎么想。
我的岳父发现自己陷入了这个两难困境。一天晚上他去机场，却发现他的航班早已起飞。值机柜台的人员责备他，说他应该知道“凌晨 12 点”的预定起飞时间是指早上第一件事。然而，我岳父的困惑是可以理解的。官方上没有“凌晨 12 点”这样的时间。午夜既不是上午 (ante meridiem) 也不是下午 (post meridiem)。它既是一天的结束，也是新一天的开始。在 24 小时制时间表示法中，它既是 2400 也是 0000。
亚里士多德在论证时间既没有开始也没有结束时，也诉诸了类似的原则。每一刻既是一个时代的结束，也是新事物的开始；每一个事件既是某种事物的成果，也是其他事物的起因。那么时间怎么可能结束呢？有什么能阻止历史上的最后一个事件导致另一个事件的发生呢？事实上，当“结束”的概念本身就预设了时间时，您又如何定义时间的终结呢？牛津大学哲学家理查德·斯温伯恩断言：“时间在逻辑上不可能有终结。” 但如果时间不能结束，那么宇宙必然是无限长寿的，而无限概念所带来的所有谜题都会涌入。哲学家们认为，无限除了是一种数学理想化之外，不可能是什么。
大爆炸理论的胜利和黑洞的发现似乎解决了这个问题。宇宙充满了奇点，可能会遭受各种令人痛苦的时间灾难；即使它避开了大坍缩，也可能会被大撕裂、大冻结或大减速所摧毁。但随后询问奇点（无论大小）实际上是什么，答案就不再那么清楚了。“奇点的物理学尚待确定，”密歇根大学安娜堡分校的劳伦斯·斯克拉尔说，他是一位著名的物理学哲学家。
正是产生这些怪物的理论表明它们不可能真正存在。例如，在大爆炸奇点处，相对论认为，我们看到的每个星系的前身都被挤压成一个数学点——不仅仅是一个微小的针孔，而是一个真正的零尺寸点。同样，在黑洞中，一个不幸的宇航员的每一个粒子都被压缩成一个无限小的点。在这两种情况下，计算密度都意味着除以零体积，从而产生无穷大。其他类型的奇点不涉及无限密度，而是无限的其他东西。
尽管现代物理学家不像亚里士多德和康德那样对无穷大感到厌恶，但他们仍然认为这是他们将理论推得太远的迹象。例如，考虑一下中学教授的标准射线光学理论。它完美地解释了眼镜处方和哈哈镜。但它也预测，透镜会将来自远处光源的光线聚焦到一个数学点，从而产生无限强度的光斑。实际上，光线并非聚焦到一个点，而是一个靶心图案。它的强度可能很高，但始终是有限的。射线光学之所以会出错，是因为光线实际上不是射线而是波。
与此类似，几乎所有物理学家都假设宇宙奇点实际上具有有限的密度，即使很高。相对论之所以出错，是因为它未能捕捉到某些重要的引力或物质方面，这些方面在奇点附近起作用并控制密度。“大多数人会说，它们表明该理论在那里崩溃了，”加州大学圣巴巴拉分校的物理学家詹姆斯·B·哈特尔说。
要弄清楚发生了什么，就需要一个更全面的理论，即量子引力理论。物理学家仍在研究这样的理论，但他们认为它将纳入量子力学的核心洞见：物质和光一样，具有波动性。这些特性应该将假定的奇点涂抹成一个小的团块，而不是一个点，从而消除除以零的错误。如果是这样，时间实际上可能不会终结。
物理学家们从两个方面争论这个问题。有些人认为时间确实会终结。这种选择的问题在于，已知的物理定律在时间范围内运作，并描述事物如何运动和演化。时间的终点是超出范围的；它们将不得不不仅受制于新的物理定律，而且受制于新型的物理定律，这种定律摒弃了运动和变化等时间概念，而偏爱几何优雅等永恒概念。在三年前的一项提议中，新加坡国立大学的布雷特·麦金尼斯借鉴了量子引力理论的领先候选者——弦理论中的思想。他认为，宇宙的原始团块具有环面的形状；由于关于环面的数学定理，它必须是完全均匀和光滑的。然而，在大坍缩或黑洞奇点处，宇宙可以具有任何形状，并且同样的数学推理可能不适用；宇宙通常会非常粗糙。这种几何物理定律与通常的动力学定律在关键意义上有所不同：它在时间上不是对称的。终结不仅仅是倒放的开始。
其他量子引力研究人员认为，时间会永远延续下去，既没有开始也没有结束。他们认为，大爆炸只是宇宙永恒生命中的一个戏剧性转变。或许前大爆炸宇宙开始经历大坍缩，并在密度过高时发生逆转——大反弹。这种史前史的遗迹甚至可能已经延续到今天[参见马丁·博约瓦尔德的《追随反弹的宇宙》(“Follow the Bouncing Universe,”); 《大众科学》2008 年 10 月刊]。通过类似的推理，黑洞中心的奇异团块会像微型恒星一样沸腾和冒泡。如果您掉进黑洞，您会痛苦地死去，但至少您的时间线不会结束。您的粒子会掉进团块中，并在其上留下独特的印记，未来的世代可能会在黑洞发出的微弱光芒中看到这个印记。
通过假设时间继续前进，这种方法的支持者避免了推测新型物理定律的需要。然而，他们也遇到了麻烦。例如，宇宙随着时间的推移变得越来越无序；如果它已经存在了无限长的时间，为什么现在还没有完全混乱呢？至于黑洞，承载您印记的光线如何可能逃脱黑洞的引力控制呢？
最根本的是，物理学家和哲学家一样，都在与二律背反作斗争。已故的约翰·阿奇博尔德·惠勒是量子引力的先驱，他写道：“爱因斯坦的方程说‘这就是终结’，而物理学说‘没有终结’。” 面对这种困境，有些人束手无策，并得出结论，科学永远无法解决时间是否会终结的问题。对他们来说，时间的边界也是理性与实证观察的边界。但其他人认为，这个难题只需要一些新的思考。“这并非超出物理学的范围，”加州大学圣巴巴拉分校的物理学家加里·霍洛维茨说。“量子引力应该能够提供一个明确的答案。”
时间如何悄然流逝
HAL 9000 可能是一台计算机，但他可能是《2001：太空漫游》中最具人性化的角色——富于表现力、足智多谋，不仅是一堆电线，也是矛盾的集合体。甚至他的死亡也令人联想到人类的死亡。这不是一个事件，而是一个过程。当戴夫慢慢拔出他的电路板时，HAL 的智力逐一丧失，并描述了他的感受。他以一种通常无法表达的方式，清晰地表达了衰退的体验。人类生命是一项复杂的组织壮举，是科学已知的最复杂的组织，它的出现或消失会经历生命与非生命之间的暮色。现代医学将一盏灯照进那片暮色，医生们拯救了曾经会丧生的早产儿，并带回了曾经越过不归路的人们。
当物理学家和哲学家努力理解时间的终结时，许多人看到了它与生命终结的相似之处。正如生命从组织自身的无生命分子中产生一样，时间也可能从某种将自身有序化的永恒物质中产生[参见克雷格·卡伦德的《时间是幻觉吗？》(“Is Time an Illusion?”); 《大众科学》6 月刊]。一个时间世界是一个高度结构化的世界。时间告诉我们事件何时发生、持续多久以及以什么顺序发生。或许这种结构不是从外部强加的，而是从内部产生的。可以制造的东西就可以被解构。当结构崩溃时，时间就结束了。
按照这种思路，时间的消亡并不比任何其他复杂系统的解体更具悖论性。时间逐一失去其特征，并穿过从存在到不存在的暮色。
第一个消失的可能是它的单向性——它从过去指向未来的“箭头”。自 19 世纪中期以来，物理学家就认识到，箭头不是时间本身的属性，而是物质的属性。时间本质上是双向的；我们感知的箭头仅仅是物质从有序到混乱的自然退化，任何与宠物或年幼的孩子一起生活的人都会认识到这种综合征。（最初的有序性可能归功于麦金尼斯推测的几何原理。）如果这种趋势持续下去，宇宙将接近平衡状态，或“热寂”，在这种状态下，它不可能变得更混乱。单个粒子将继续重新洗牌，但整个宇宙将停止变化，任何幸存的时钟都将双向晃动，未来将变得与过去无法区分[参见肖恩·M·卡罗尔的《时间之箭的宇宙起源》(“The Cosmic Origins of Time’s Arrow,”); 《大众科学》2008 年 6 月刊]。一些物理学家推测，箭头可能会反转，从而使宇宙开始自行整理，但对于我们这些凡人生物来说，我们的生存完全依赖于时间的前向箭头，这种反转将标志着时间的终结，就像热寂一样。
迷失时间
最近的研究表明，箭头并非时间在遭受损耗死亡时可能失去的唯一特征。另一个可能是持续时间的概念。我们所知道的时间是以量来计算的：秒、天、年。如果不是这样，我们就可以分辨出事件发生的先后顺序，但无法分辨出它们持续了多久。这正是牛津大学物理学家罗杰·彭罗斯在新书《时间周期：宇宙的非凡新观点》中提出的情景。
在彭罗斯的整个职业生涯中，他似乎真的与时间过不去。他和剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金在 20 世纪 60 年代表明，奇点不仅出现在特殊环境中，而且应该无处不在。他还认为，落入黑洞的物质没有来世，时间在真正基本的物理理论中没有地位。
在他的最新攻击中，彭罗斯从对早期宇宙的基本观察开始。它就像一盒刚刚倒在地板上但尚未组装的乐高积木——夸克、电子和其他基本粒子的混合物。从它们开始，原子、分子、恒星和星系等结构必须逐步拼接在一起。第一步是质子和中子的产生，它们由三个夸克组成，直径约为 1 飞米（10–15 米）。它们在大爆炸（或大反弹，或其他任何东西）后约 10 微秒聚集在一起。
在此之前，根本没有任何结构——没有任何东西是由结合在一起的碎片组成的。因此，没有任何东西可以充当时钟。时钟的振荡依赖于明确的参考，例如钟摆的长度、两面镜子之间的距离或原子轨道的尺寸。这样的参考尚不存在。粒子团块可能会暂时聚集在一起，但它们无法计时，因为它们没有固定的大小。单个夸克和电子也不能作为参考，因为它们也没有大小。无论粒子物理学家多么仔细地放大一个粒子，他们看到的都只是一个点。这些粒子唯一类似大小的属性是它们所谓的康普顿波长，它设定了量子效应的尺度，并且与质量成反比。在大爆炸后约 10 皮秒的时间之前，它们甚至缺乏这种基本的尺度，当时赋予它们质量的过程尚未发生。
“没有某种时钟，”彭罗斯说。“事物不知道如何跟踪时间。” 在没有任何能够标记出规则时间间隔的东西的情况下，无论是阿秒还是飞秒过去，对于原始汤中的粒子来说都没有什么区别。
彭罗斯提出，这种情况不仅描述了遥远的过去，也描述了遥远的未来。在所有恒星都熄灭很久之后，宇宙将成为黑洞和松散粒子的可怕混合物；然后即使是黑洞也会衰变消失，只留下粒子。这些粒子中的大多数将是无质量的粒子，例如光子，并且时钟再次变得不可能制造。在宇宙被大坍缩等方式消灭的另一种未来中，时钟的情况也好不到哪里去。
您可能会认为，即使没有任何东西可以测量持续时间，持续时间在抽象意义上仍将有意义。但研究人员质疑，即使原则上无法测量的量是否真的存在。对他们来说，无法制造时钟表明时间本身已被剥夺了其定义特征之一。“如果时间是在时钟上测量的，并且没有时钟，那么就没有时间，”西班牙格拉纳达大学的物理学哲学家亨利克·津克纳格尔说，他也在研究早期宇宙中时间的消失。
尽管彭罗斯的情景很优雅，但它确实有弱点。并非遥远未来的所有粒子都是无质量的；至少一些电子会幸存下来，您应该能够用它们制造时钟。彭罗斯推测，电子将以某种方式节食并摆脱质量，但他承认自己立足不稳。“这是这个理论中更令人不安的事情之一，”他说。此外，如果早期宇宙没有尺度感，它如何能够膨胀、变薄和冷却下来？
然而，如果彭罗斯有所发现，那将具有非凡的意义。尽管密集堆积的早期宇宙和不断清空的遥远未来似乎截然相反，但它们同样缺乏时钟和其他尺度测量。“大爆炸与遥远的未来非常相似，”彭罗斯说。他大胆地推测，它们实际上是宏大宇宙循环的同一阶段。当时间结束时，它将循环回到一个新的大爆炸。彭罗斯一生都在争论奇点标志着时间的终结，但他可能已经找到了一种让时间继续下去的方法。时间的杀手已经成为它的救星。
时间静止
即使持续时间变得毫无意义，飞秒和阿秒也模糊不清，时间也还没有完全死亡。它仍然决定着事件以因果顺序展开。在这方面，时间不同于空间，空间对物体在其内部的排列方式几乎没有限制。在时间上相邻的两个事件——当我敲击键盘时，字母会出现在我的屏幕上——是密不可分的。但在空间上相邻的两个物体——键盘和便利贴——可能彼此无关。空间关系根本不具有时间关系所具有的必然性。
但在某些条件下，时间甚至可能失去这种基本的排序功能，而变成空间的另一个维度。这个想法可以追溯到 20 世纪 80 年代，当时霍金和哈特尔试图将大爆炸解释为时间和空间开始分化的时刻。三年前，西班牙萨拉曼卡大学的马克·马尔斯和巴斯克地区大学的何塞·M·M·塞诺维拉和劳尔·维拉将类似的想法应用于时间的终结，而不是时间的开始。
他们受到了弦理论及其猜想的启发，即我们四维宇宙——三个空间维度，一个时间维度——可能是一个膜，或者只是一个“膜”，漂浮在更高维度的空间中，就像风中的树叶。我们像毛毛虫 clinging 在树叶上一样被困在膜上。通常，我们可以自由地在我们的四维监狱中漫游。但如果膜被猛烈地吹动，我们所能做的就是死死抓住；我们无法再移动。具体来说，我们必须以超过光速的速度才能在膜上取得任何进展，而我们无法做到这一点。所有过程都涉及某种类型的运动，因此它们都会停止。
从外部看，我们生活中连续时刻形成的时间线并没有结束，而只是被弯曲，使其成为穿过空间的线。膜仍然是四维的，但所有四个维度都将是空间。马尔斯说，物体“被膜强迫以越来越接近光速的速度移动，直到最终轨迹倾斜得太厉害，以至于它们实际上是超光速的，并且没有时间。关键是它们可能完全没有意识到这正在发生在它们身上。”
由于我们所有的时钟都会减速并停止，因此我们无法分辨时间是否正在变成空间。我们所能看到的就是星系等物体似乎正在加速。令人毛骨悚然的是，这正是天文学家真正看到的，并且通常归因于某种未知的“暗能量”。这种加速会不会是时间的绝唱？
您的时间到了
到后期，时间可能显得空虚。但时间的阴影仍然挥之不去。即使您无法定义持续时间或因果关系，您仍然可以按事件发生的时间标记事件，并将它们排列在时间线上。最近，几组弦理论家在如何剥夺时间这一最后剩余特征方面取得了进展。芝加哥大学的埃米尔·J·马蒂内克和萨夫迪普·S·塞西以及德克萨斯农工大学的丹尼尔·罗宾斯，以及霍洛维茨、斯坦福大学的伊娃·西尔弗斯坦和布兰代斯大学的阿尔比恩·劳伦斯等人，利用弦理论最强大的思想之一——全息原理，研究了黑洞奇点处时间会发生什么。
全息图是一种特殊的图像类型，可以唤起深度感。虽然是扁平的，但全息图的图案使其看起来好像一个固体物体漂浮在您前方的三维空间中。全息原理认为，我们的整个宇宙就像一个全息投影。一个复杂的相互作用的量子粒子系统可以唤起深度感——也就是说，一个在原始系统中不存在的空间维度。
但反过来却不成立。并非每个图像都是全息图；它必须以正确的方式进行图案化。如果您刮擦全息图，您会破坏幻觉。同样，并非每个粒子系统都会产生像我们这样的宇宙；系统必须恰到好处地进行图案化。如果系统最初缺乏必要的规律性，然后发展出这些规律性，则空间维度会突然出现。如果系统恢复到无序状态，则维度会从何处来，回到何处去。
那么，想象一下恒星坍缩成黑洞。恒星对我们来说是三维的，但对应于某些二维粒子系统中的图案。随着其引力增强，相应的平面系统以越来越大的热情抖动。当奇点形成时，秩序完全崩溃。这个过程类似于冰块融化：水分子从规则的晶体排列变为液体的无序混乱。
随着它的消逝，时间也随之消逝。如果您掉进黑洞，您手表上的时间取决于您与黑洞中心的距离，该距离是在融化的空间维度内定义的。随着该维度解体，您的手表开始不受控制地旋转，并且无法说事件发生在特定时间或物体位于特定位置。“时空的传统几何概念已经结束，”马蒂内克说。
实际上，这意味着空间和时间不再为世界提供结构。如果您尝试测量物体的位置，您会发现它们似乎位于多个位置。空间分离对它们来说毫无意义；它们从一个地方跳到另一个地方，而无需穿过中间的距离。事实上，这就是一个不幸的宇航员越过黑洞的不归路点——事件视界——后，其印记如何能够返回的原因。“如果奇点附近不存在空间和时间，那么事件视界就不再明确定义，”霍洛维茨说。
换句话说，弦理论不仅仅是抹去假定的奇点，用更令人满意的物质取代错误的点，同时保持宇宙的其余部分基本不变。相反，它揭示了空间和时间概念的更广泛崩溃，其影响持续存在于远离奇点本身的地方。可以肯定的是，该理论仍然需要在粒子系统中存在一个原始的时间概念。科学家们仍在努力开发一种完全不预设时间的动力学概念。在那之前，时间仍然顽强地依附于生命。它深深地扎根于物理学中，以至于科学家们尚未想象到它的最终和彻底消失。
科学通过分解不可理解的事物来理解它，通过表明艰巨的旅程只不过是一系列小步骤。时间的终结也是如此。在思考时间的过程中，我们对自身作为凡人在宇宙中的位置有了更好的认识。时间将逐渐失去的特征是我们存在的先决条件。我们需要时间是单向的，以便我们发展和进化；我们需要持续时间和尺度的概念，以便能够形成复杂的结构；我们需要因果排序，以便过程能够展开；我们需要空间分离，以便我们的身体能够在世界中创造一个小的有序空间。随着这些品质的消逝，我们生存的能力也随之消逝。时间的终结可能是我们可以想象的东西，但没有人会直接体验到它，就像我们无法在自己死亡的那一刻保持清醒一样。
当我们的遥远后代接近时间的终结时，他们将需要在日益恶劣的宇宙中为生存而挣扎，而他们的努力只会加速不可避免的结局。毕竟，我们不是时间消亡的被动受害者；我们是肇事者。当我们活着时，我们将能量转化为废热，并促成宇宙的退化。时间必须消亡，我们才能生存。