趁着时光不老，尽情地采摘玫瑰花蕾；/时间老人在飞逝。
这是17世纪英国诗人罗伯特·赫里克所写，捕捉到了时间飞逝的普遍陈词滥调。谁会怀疑它不是如此呢？时间的流逝可能是人类感知最基本的方面，因为我们感觉时间在内心深处流逝，这种方式比我们对空间或质量的体验更加亲密。时间的流逝被比作箭的飞行和永不停止的河流，不可避免地将我们从过去带向未来。莎士比亚写到了时间的飞轮，他的同胞安德鲁·马维尔写到了时间带翼的战车匆匆而过。
尽管这些意象令人回味，但它们却与一个深刻而具有破坏性的悖论相冲突。已知的物理学中没有任何东西与时间的流逝相对应。事实上，物理学家坚持认为时间根本不会流动；它只是存在。一些哲学家认为，时间流逝的概念本身就是无意义的，而谈论时间的河流或流动是建立在误解之上的。对于我们体验物理世界来说如此基本的东西，怎么会变成一个错误的身份案例？或者说，是否存在科学尚未发现的时间的关键特性？
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时间不是本质
在日常生活中，我们将时间分为三个部分：过去、现在和未来。语言的语法结构围绕着这种根本的区别展开。现实与当下时刻相关联。我们认为过去已经消失，而未来则更加模糊，其细节尚未形成。在这个简单的图景中，我们意识中的“现在”稳步向前滑动，将曾经处于未成形的未来中的事件转化为具体的但短暂的现实，然后将它们降级到固定的过去。
尽管这种常识性的描述似乎很明显，但它与现代物理学严重不符。阿尔伯特·爱因斯坦在写给一位朋友的信中著名地表达了这一点：“过去、现在和未来都只是幻觉，即使是顽固的幻觉。”爱因斯坦这一惊人的结论直接源于他的狭义相对论，该理论否定了当下时刻的任何绝对的、普遍的意义。根据该理论，同时性是相对的。如果从一个参考系观察，同时发生的两个事件，如果从另一个参考系观察，可能会发生在不同的时刻。
像“现在火星上正在发生什么？”这样无害的问题没有明确的答案。关键在于地球和火星相距遥远——最远可达约20光分钟。由于信息传播速度不能超过光速，地球上的观测者无法在同一时刻知道火星上的情况。他必须在事件发生后推断答案，当时光已经有机会在行星之间传递。推断出的过去事件会因观察者的速度而异。
最直接的结论是，过去和未来都是固定的。出于这个原因，物理学家更倾向于将时间视为整体布局——一个时间景观，类似于景观——所有过去和未来的事件都位于其中。这个概念有时被称为块时间。对自然的这种描述中完全没有将特权特殊时刻选为现在的任何东西，也没有任何可以将未来事件系统地转化为现在，然后再转化为过去事件的过程。简而言之，物理学家的时间不会流逝或流动。
时间如何不飞逝
多年来，许多哲学家通过审视我们通常所说的时间流逝得出了同样的结论。他们认为这个概念在内部是不一致的。毕竟，流动的概念指的是运动。谈论物理物体的运动是有意义的，例如，通过测量其位置随时间变化来谈论箭在空间中的运动。但是，时间本身的运动能附加什么意义呢？它相对于什么运动？虽然其他类型的运动将一个物理过程与另一个物理过程相关联，但所谓的时间流逝是将时间与自身相关联。提出一个简单的问题“时间流逝的速度有多快？”暴露了这个想法的荒谬性。微不足道的答案“每秒一秒”根本没有告诉我们任何信息。
尽管我们发现在日常事务中方便地提及时间的流逝，但这个概念并没有提供任何无法在没有它的情况下传达的新信息。考虑以下情景：爱丽丝希望过一个白色的圣诞节，但是当那天到来时，她失望地发现只下了雨；然而，令她高兴的是，第二天下了雪。尽管此描述充满了时态和对时间流逝的提及，但通过简单地将爱丽丝的精神状态与日期相关联，可以传达完全相同的信息，从而省略了所有对时间流逝或世界变化的提及。因此，以下冗长且相当枯燥的事实目录就足够了：
12月24日：爱丽丝希望过一个白色的圣诞节。
12月25日：下雨了。爱丽丝很失望。
12月26日：下雪了。爱丽丝很高兴。
在此描述中，没有任何事情发生或改变。在不同的日期和爱丽丝相关的精神状态下，仅仅是世界的状态。
类似的论点可以追溯到古希腊哲学家，如巴门尼德和芝诺。一个世纪前，英国哲学家约翰·麦克塔格特试图在用事件发生来描述世界（他称之为A系列）与用与世界状态相关联的日期来描述世界（B系列）之间划清界限。每种描述似乎都是对现实的真实描述，但两种观点似乎是矛盾的。例如，爱丽丝失望的事件曾经在未来，然后在现在，然后在过去。但是过去，现在和未来是排他的类别，那么一个事件怎么可能具有属于所有三个类别的特征呢？麦克塔格特用A系列和B系列之间的这种冲突来论证时间本身的虚幻性，这也许是一个相当极端的结论。大多数物理学家会用不那么戏剧化的方式来说：时间的流逝是不真实的，但时间本身与空间一样真实。
恰逢其时
在讨论时间流逝时，一个主要的困惑来源在于它与所谓的“时间之箭”之间的联系。否认时间流动并不是说过去和未来的指定没有物理基础。世界上的事件不可否认地形成了一个单向序列。例如，掉在地上的鸡蛋会摔成碎片，而相反的过程——一个破碎的鸡蛋自发地组装成一个完整的鸡蛋——是永远不会被看到的。这是热力学第二定律的一个例子，该定律指出，封闭系统的熵——粗略地定义为它的无序程度——会随着时间的推移而增加。完整的鸡蛋的熵比破碎的鸡蛋的熵要低。
由于自然界充斥着不可逆转的物理过程，因此热力学第二定律在时间轴上给世界打上过去和未来方向之间显着不对称的关键作用。按照惯例，时间之箭指向未来。然而，这并不意味着箭头正朝着未来移动，就像指南针的指针指向北方并不意味着指南针正在向北移动一样。两个箭头都象征着一种不对称，而不是一种运动。时间之箭表示世界在时间上的不对称，而不是时间的不对称或流动。过去和未来的标签可以合法地应用于时间方向，就像向上和向下可以应用于空间方向一样，但谈论过去或未来就像谈论向上或向下一样毫无意义。
可以通过想象一个电影来图形化地说明过去或未来与过去或未来的区别，例如，鸡蛋掉在地上并摔碎。如果胶片在放映机中倒放，每个人都会看到这个序列是不真实的。现在想象一下，如果将胶片切割成帧并将帧随机洗牌。对某人来说，将一堆帧重新排列成正确的顺序是一项简单的任务，破碎的鸡蛋在堆的顶部，而完整的鸡蛋在底部。这个垂直堆保留了时间之箭所暗示的不对称性，因为它在垂直空间中形成一个有序的序列，证明了时间的不对称性实际上是世界状态的属性，而不是时间本身的属性。没有必要将胶片实际作为电影放映来辨别时间之箭。
鉴于大多数对时间的物理和哲学分析都未能发现任何时间流逝的迹象，我们留下了一个谜团。我们应该将世界处于持续流动状态的强大而普遍的印象归因于什么呢？一些研究人员，特别是已故的诺贝尔奖获得者化学家伊利亚·普里戈金，认为不可逆转过程的微妙物理学使时间流逝成为世界的客观方面。但我和其他人认为这是一种错觉。
毕竟，我们并没有真正观察到时间的流逝。我们实际观察到的是，世界后来的状态与我们仍然记得的较早的状态不同。我们记住过去而不是未来的事实，并不是对时间流逝的观察，而是对时间不对称性的观察。除了有意识的观察者之外，没有任何东西会记录时间的流逝。时钟测量事件之间的时间间隔，就像卷尺测量地点之间的距离一样；它并不测量一个时刻接替另一个时刻的速度。因此，时间流逝似乎是主观的，而不是客观的。
活在当下
这种错觉需要解释，而这种解释应该在心理学、神经生理学，甚至可能是语言学或文化中寻找。现代科学几乎还没有开始考虑我们如何感知时间流逝的问题；我们只能推测答案。这可能与大脑的功能有关。如果你旋转几圈并突然停下来，你会感到头晕目眩。主观上，似乎是世界相对于你旋转，但你的眼睛的证据很清楚：事实并非如此。你周围环境的明显移动是由于内耳中的液体旋转而产生的错觉。也许时间流逝也类似。
时间不对称性有两个方面可能会产生时间在流逝的错误印象。首先是过去和未来之间的热力学区别。正如物理学家在过去几十年中所意识到的那样，熵的概念与系统的信息内容密切相关。因此，记忆的形成是一个单向过程——新的记忆会增加信息并提高大脑的熵。我们可能会将这种单向性感知为时间的流逝。
第二个可能性是，我们对时间流逝的感知在某种程度上与量子力学有关。从量子力学建立的早期就认识到，时间以一种独特的方式进入理论，与空间截然不同。时间的特殊作用是量子力学与广义相对论难以融合的原因之一。海森堡的不确定性原理，根据该原理，自然本质上是不确定的，这意味着一个开放的未来（以及，就此而言，一个开放的过去）。这种不确定性在原子尺度上表现得最为明显，并决定了表征物理系统的可观察属性通常从一个时刻到下一个时刻都是不确定的。
例如，一个电子撞击一个原子可能会朝许多方向反弹，并且通常不可能预先预测在任何给定情况下会发生什么结果。量子不确定性意味着对于特定的量子态，存在许多（可能无限的）替代未来或潜在现实。量子力学为每个可观察到的结果提供了相对概率，尽管它不会说哪个潜在的未来注定成为现实。
但是当人类观察者进行测量时，只会获得一个结果；例如，会发现反弹的电子在某个方向上移动。在测量的行为中，一个单一的、特定的现实从大量的可能性中投射出来。在观察者的头脑中，可能性转变为实际性，开放的未来转变为固定的过去——这正是我们所说的时间流逝。
对于这种从许多潜在现实转变为单一实际性的过程是如何发生的，物理学家之间没有达成一致。许多物理学家认为这与观察者的意识有关，理由是正是观察行为促使自然做出决定。一些研究人员，例如牛津大学的罗杰·彭罗斯，认为意识（包括时间流逝的印象）可能与大脑中的量子过程有关。
尽管研究人员未能像视觉皮层那样在大脑中找到单个的时间器官的证据，但未来的工作可能会确定那些负责我们时间流逝感的大脑过程。可以想象出能够暂停受试者时间流逝印象的药物。事实上，一些冥想的实践者声称能够自然地达到这种精神状态。
如果科学能够解释时间的流逝，那又会怎样呢？也许我们不再为未来担忧，也不再为过去悲伤。对死亡的担忧可能变得像对出生的担忧一样无关紧要。期望和怀旧可能不再是人类词汇的一部分。最重要的是，附着在人类许多活动上的紧迫感可能会消失。我们将不再是亨利·沃兹沃思·朗费罗的恳求的奴隶，要行动，在活生生的当下行动，因为过去、现在和未来都将成为过去的事情。
作者
保罗·戴维斯是一位理论物理学家，也是悉尼麦考瑞大学澳大利亚天体生物学中心的自然哲学教授。他是物理学领域最著作等身的科普书籍作家之一。他的科学研究兴趣包括黑洞、量子场论、宇宙的起源、意识的本质和生命的起源。