时间是什么?

作者: 赖利·布莱克

来源: 赛先生

发布日期: 2023-05-19

《深时之美》探讨了时间的概念,从宇宙大爆炸到地球形成,再到人类文明的出现,展示了时间如何塑造我们的世界。书中详细描述了时间的方向性、熵的增加以及宇宙的起源,通过50个关键时间点,揭示了地球历史中的重要事件。

“深时”(Deep Time)一词通常认为由非虚构写作大师约翰·麦克菲(John McPhee)在1981年出版的《盆地与山脉》中首次提出,而其概念则源于英国著名地质学家詹姆斯·赫顿的“均变论”。“深时”是塑造我们星球地质事件的时间尺度,这一尺度之巨大,甚至挑战了人类的理解极限;“深时”亦是地球那令人叹为观止的漫长历史,若以时间为河,那么人类在这颗岩质行星上存在的岁月,便是沧海一粟。

今天,《赛先生》向您推荐研究古生物学的美国科学作家赖利·布莱克的最新著作《深时之美》,带您走进从地球形成到人类文明出现的故事,时间本身的故事。我们的生命被时间支配着。我们的生命、我们的期许,还有我们对未来的希望都有特定的时间跨度,所有这些都是长达数十亿甚至上百亿年历史的一部分。事实上,时间太像是永恒存在的了,以至于我们很容易把它视为理所当然。但正如我们所知,时间不必像我们以为的这般存在。

在我们的深时之旅启程之时,首先值得一问的便是:时间究竟是什么?你的手表、电脑或者手机可能会给出一些关于时间的肤浅回答,但这些只是我们计时的方式,并不能反映时间本身。从某个角度看,时间是从过去到现在再延伸到未来的一系列事件。变化和差异是时间本身的固有属性,如果没有任何改变,宇宙就真成永恒的了。时间实际上是一个维度,也就是构成我们宇宙的一个部分,它允许空间中的一个物体在该空间中处于多个位置。

回想一下上次你在去某个地方的路上,从街道的一端走到另一端的情景。你在一个螺旋的星系中,在太阳系里一颗围绕太阳运行的行星上,从街道的起点开始,沿着人行道移动到空间中一个完全不同的位置,这就是一种迹象,表明我们生活在一个有时间宇宙中。时间之箭始终是单向的,从过去到现在,再前往存在诸多变数的未知未来。我们处于这支箭的尖端,过去的时刻和未来同样遥不可及。

由于时间之箭的存在,我们经常看到杯子被打碎,但从来没有看到过碎片自发地拼成一个杯子。另一种思考时间的方式是通过熵的现象,或者说一种所谓的无序性的度量。如果你做了一个三明治,把它放在桌子上,即使没有饥饿的宠物冲进房间吃了它,微生物和其他过程最终也会分解掉你的午餐,让它变得面目全非。从某种意义上来讲,宇宙差不多也是如此。熵从时间的第一刻起就一直在增加,这是生命逃脱不了的事实。

让物理学家和宇宙学家百思不得其解的是,为什么我们的宇宙在开始时熵相对较低,但随着时间的推移,熵却不断增加?这种熵的增加同时可能是其他一些东西的线索。我们经常谈论大爆炸,似乎它是一切的开端。但这只是一种假设。如果大爆炸脱胎于某些更古老的东西,那么那些更早的条件可能已经影响了早期宇宙的模样,也会影响我们体验到的这种时间流逝。

很多事情仍然是假设性的,但我们的宇宙有可能是作为另一个宇宙的一部分而诞生的,而那个宇宙并不像我们这里一样存在着方向性的时间。如果没有时间之箭,原先的宇宙将拥有一种无法感知的时间,因为那里不存在“之前”或“之后”。但是,如果大爆炸是从这样一个已经存在的宇宙中分裂而来的,也许就可以解释为什么我们的宇宙在早期经历了一段低熵的时期,并且随着时间的推移熵逐渐增加。

这个开始或许不是终极的开始,而是一种带有某些条件的开始状态。尽管我们对“时间是什么”的理解发生了变化,也提出了新的问题,但我们知道时间存在是因为我们感知到了它。我们在自己的身体里感受到了时间的流逝,我们亲眼看到了它。这也是我们希望追寻这一切的部分原因。早在很久很久之前,人们就已经懂得记录时间。古人通过挖坑来追踪月相,他们创造日晷、发明历法,甚至给神命名,以试图理解这一自然事实。

时间从何而来仍然很难理解,它被困在一段难以看清的过去中,但我们至少可以回到宇宙时钟开始转动的那一刻。即使存在一个更古老的开始,也没有比大爆炸更好的开始了。本文摘自《深时之美》,【美】赖利·布莱克著,刘小鸥译,北京科学技术出版社2023年6月出版。《深时之美》以“时间是什么”为始,从宇宙大爆炸讲起,聚焦地球45亿余年的地质历史,讲述从地球形成到人类文明出现的故事,也讲述了时间本身的故事。

本书汇集前沿研究成果与近200幅精美图片,以时间为脉络,从古代岩层到“天外来客”,从鲨鱼牙齿化石到水下森林,选取50个关键时间点,描绘出地球诞生与变迁历史中的精彩时刻与重大事件。我们如今可以看到和触摸到的古代遗迹,成为当下与遥远过去的桥梁,带领我们穿越“时间的深渊”,以“深时”的视野,一窥塑造我们栖居之所的地质事件与曾经存在过的远古生灵。

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