撰文／戴维斯 ( Paul Davies ) 翻译／高涌泉
「采采蔷薇，及其未萎；日月其迈，韶华如飞。」17世纪英国诗人赫里克（Robert Herrick）的这句诗正讲出了举世皆然的老生常谈：时光飞逝。有谁会怀疑这一点吗？时间的流动可能是人类知觉中最基本的面向，因为在我们内心最深处对于时间流逝的体会，其感受之深，程度远超过对于空间或质量之类的体验。时间的流动常被比拟成飞箭或不舍昼夜的流川，它冷酷地把我们从过去带往未来。这就是为何莎士比亚会写到「时运的变迁」，而他的同胞马维尔（Andrew Marvell）则要说「时间的飞轮急促地逼近」了。
儘管这些影像如此鲜明，它们却和一个深奥且令人震撼的弔诡相互冲突：在已知的物理知识中，找不到时间流动这个概念。物理学家坚持，时间根本就不会流动，时间就只是时间而已；而某些哲学家则主张，时间流动这个概念根本没有意义，所谓的时间之河或是时间之流，纯然是基于错误的观念。我们在物理世界中那么基本、那么实在的体验，怎么可能是建立在错误的认知上呢？或者，时间还有什么重要的性质，是科学家尚未发现的？
时间不是本质在日常生活中，我们一向会把时间分成过去、现在、未来三个部分，而某些语言的文法时态就是奠基于这项基本区分。「事实」所牵涉到的，就是现在这一个时刻，而过去已不复存在，未来则更为模糊——其细节都还没有形成。在这样的图像里，知觉中的「现在」正稳定地向前滑行，把尚未成形的未来事件落实为现在的事实；而这些事实稍纵即逝，一下子就归属于「过去」了。
无论这样的描述看起来有多么合理，它与近代物理却有严重牴触。爱因斯坦在给朋友的信中，有这么一句着名的话：「过去、现在、未来的区分只不过是幻象而已，虽然这的确是很顽强的幻象。」这个令人惊讶的结论，正来自爱因斯坦自己的相对论。在理论中，「现在」并不是绝对的，没有任何普遍性的意义，而所谓的「同时」其实是相对的。从某个参考坐标系来看，同时发生的两个事件，对于另一坐标系而言，可能就发生于不同的时刻。
「火星上现在正发生什么事？」似乎是个非常单纯的问题，但它其实并没有明确的答案。关键就在于地球与火星相距甚远，以光速前进就要花上约20分钟。因为讯息不会走得比光更快，地球上的观察者便无从得知火星当下的情况。只有在事件发生过后，观察者才能从火星传到地球的光线推论出答案，而这些事件的答案还会随着观察者的速度有所改变。
譬如说，在未来的一次火星探险任务中，地球上的任务管制人员也许会问：「不知道α基地的琼丝指挥官正在做什么？」地球上的时钟显示，火星这时正是中午12点，所以琼丝应该在吃午餐。但是对于另外一位正以近乎光速通过地球的太空人来说，依据他前进的方向，他身上的时钟会显示火星上此刻要比中午12点更早或更晚。所以对于这个问题，正通过地球的太空人的答案就会是「正在煮饭」或「正在洗碗」。所以任何想赋予「现在」特殊地位的企图，注定会徒劳无功，因为我们得先弄清楚指的是谁的「现在」？假设你和我有相对运动，那么，对我而言未来尚未发生的事件，对你来说可能已经在过去确定的某一时刻出现了。
因此最直截了当的结论，就是过去与未来其实都是已经确定的。也因为这样，物理学家喜欢将时间整个铺展开来，把所有过去与未来的事件都放在一幅时间图里，就好像风景画一样。这样的看法有时称为「时间块」（block time）。在描述自然界的时候，我们从来没有在时间的风景画中挑出某一特定时段来作为「现在」，而且也没有任何过程可以将未来的事件有系统地转变为现在，继而转变为过去事件。换言之，物理学家的时间是不会流动的。
时光如何不飞逝？从古到今，有不少哲学家在仔细斟酌了一般人所认知的时间流动之后，也获得同样的结论。他们认为这个概念有内在矛盾：毕竟，流动这观念所指涉的是运动，所以谈论真实物体的运动是合理的。如果我们拿物体实际运动的例子来解释就会更加明白了，例如飞箭穿越过空间时，我们便可测量飞箭的位置如何随时间变化；但我们能对时间本身的运动赋予什么意义呢？它是相对于什么在动呢？其他类型的运动会将不同的物理过程连接起来，但设想中的时间流只是让时间与自身发生关联。我们只要简单一问：「时间流得有多快？」就可以暴露出这想法的荒谬，因为「每秒流过一秒」这个浅显的答案一点意义也没有。
时间的不对称性在讨论时间流动的时候，我们之所以会这么困惑，主要原因是因为它与所谓的「时间之箭」有所关联。否认时间流动并不等于说「过去」与「未来」的指称没有物理基础。无可否认的，世界上发生的事件只有单向的顺序。例如，蛋掉到地上会破成碎片，而反向过程——地上一颗破蛋自动组合成完整的蛋——则从来没有见过。这是热力学第二定律的例子，意思是说，一个封闭系统的熵（大致上而言，熵就是失序的程度）会随着时间而增加。比起一颗破蛋来说，一颗完整的蛋的熵值要更低。
自然界充满了不可逆的物理过程，过去与未来在时间轴上的方向很显着的并不对称，而热力学第二定律在这方面便扮演着关键性的角色。依惯例，时间之箭指向未来，不过这并不表示时间之箭就是向未来奔去，就好像罗盘的指针指向北方并不代表罗盘正往北前进。这两种箭头指向所象徵的是「不对称」，而非运动。时间之箭指称的是世界于时间上的不对称，而不是时间本身的不对称或流动。「过去」与「未来」的标誌可以顺理成章地用来指明时间的方向，就如同「上」与「下」可以用于指明空间方向；但是谈论「这个过去」或「那个未来」与说到「这个上」或「那个下」一样没有意义。
过去或未来的状态与「这个过去」或「那个未来」的区别可以用图像说明：想像有一段影片，里面录製了蛋掉到地上而破碎的过程。如果影片倒过来播放，每个人都会看出其中不自然之处。现在将影片切割成许多片段画面，然后将这些画面随意弄混。任何人都可以将这些混乱的画面依据正确的顺序再排列出来：破碎的蛋在这一叠画面的最上面，而完整的蛋则在最底下。这一叠垂直的画面保留了时间之箭所意味的不对称，因为它在垂直方向是有次序的序列。这证明时间的不对称事实上是属于世界状态的一个性质，而不能看成时间本身的性质。我们不需真的播出影片就可以看出时间之箭的方向。
活在当下当然，我们还是得解释为什么会有时间流动的幻觉，不过这些解释得从心理学、神经生理学，或是语言学与文化里去寻找。对于我们如何感受时间流动这个问题，近代科学才刚刚开始思考，所以我们仅能猜测什么是答案。这或许跟大脑的功能有关。如果你原地旋转几圈后突然停止，就会感觉头昏眼花。主观上，你会感到世界绕着你旋转，但是你的眼睛告诉你其实不是这样的。你周围的转动是幻象，那只是因为内耳中的液体在旋转。也许时间流动的感觉也来自类似的原因。
时间的不对称有两个面向可能会造成时间流动的错觉。第一个是过去与未来在热力学上的区别。在过去几十年来，物理学家已经了解到，熵的观念与系统的讯息内涵其实是息息相关。所以记忆的形成是单一方向的过程：新的记忆增加了讯息而提高了大脑的熵。我们也许可以将此一单向性看成是时间的流动。
第二个可能性是我们对时间流动的知觉与量子力学有关。在量子力学刚形成的那段期间，人们就已经认知到，时间在这个理论中扮演着十分独特的角色，与空间的角色大不相同。物理学家发现，时间在量子力学中扮演的特殊角色，便是量子力学与广义相对论难以顺利结合的主要障碍之一。在海森堡测不準原理中，自然在本质上是不可确定的，这意味着未来是开放、不确定的（以此观点而论，过去也是开放的）。这种不确定性在原子大小的尺度上最为明显，用以标定一个物理系统的可观测性质，通常从这一瞬间到下一瞬间就不能确定了。
举例而言，电子撞上原子后可能会弹到很多方向；一般来说，我们不可能事前预测出究竟会是哪一个方向。量子不确定性意味着对于某一特定量子状态而言，存在着很多（也许是无穷多）不同的未来或是可能的真实状况。对于每一个可能的观测结果，量子力学可以算出它们可能出现的相对机率，不过它无法明确说出究竟哪一个可能性会转化成事实。
但是，一旦观测者做出一项测量，他就只会得到一个结果，例如他会发现弹出的电子会往某一特定方向飞去。在测量的过程中，单一、明确的事实会从一大堆可能性之中蹦出。在观测者的认知当中，可能的情况转化成真实的世界，开放的未来转变为确定的过去——这正是我们所谓的时间流动。
然而，这种转化究竟是如何达成的，物理学家仍然没有形成共识。很多人认为这与观察者的意识相关，因为正是观察的行为促使自然（nature）作出抉择。少数研究人员（例如英国牛津大学的彭若斯）相信，意义（包括对于时间流动的印象）可能与大脑中的量子过程有所关联。
虽然研究人员至今尚未找到证据，来支持在大脑中存在一个「时间器官」的说法（所谓器官，是指如视觉皮质之类的东西），但或许未来的研究能够找出这种使我们产生时间流动感的大脑过程。我们可以想像有一种新药能够终止人们对于时间在飞逝的感觉。事实上，某些专事打坐冥思的人，就宣称他们能自然地进入这种心灵状态。
如果科学能够对时间流动作出一番清楚的解释，我们也许就不必再烦恼未来或是悲伤过去。担忧死亡就会变得跟担忧诞生一样，都是无聊的事；期待与怀旧也不再是人类词彙的一部分，尤其是我们也许就不会再急着不停地忙东忙西。届时，我们将不再理会诗人朗费罗「及时行动」的恳求，因为过去、现在、未来的区隔，已经成为过去。
本文获《科学人杂誌》、《科学人》粉丝团授权刊登，原文刊载于此。