物理学的乡村绅士:朱利安·巴伯的一生探寻时间与宇宙的奥秘

作者: Michael Brook

来源: 返朴

发布日期: 2021-07-10 08:00:00

朱利安·巴伯,一位英国物理学家,选择在乡下度过一生,专注于研究时间和宇宙的奥秘。他的研究不仅限于学术界,而是深入到科学史和哲学层面,提出了时间是一种幻觉的观点,并出版了《时间的终结》和《雅努斯点》两部著作。巴伯的工作虽然边缘化,但引起了学术界的关注。

现已耄耋之年的英国物理学家朱利安·巴伯 (Julian Barbour),自他博士毕业后就没有选择走上获得教职的传统学术之路,而是回到了自己的家乡,在享受宁静的田园生活的同时,思考物理学上的“大问题”——时间之箭和宇宙。在如今的语境下,巴伯的职业或许更接近“民间科学家”的本意,他不断汲取科学史的精髓,对于时间和宇宙提出自己的观点。

尽管这些思想一直游离在学术界的边缘,但其著作仍掀起过波澜,引起一流学者的关注。他是另类的物理学家,一名物理学的乡村绅士。

朱利安·巴伯对时间的痴迷始于1963年10月18日。那天这位26岁的剑桥数学系研究生正在前往德国巴伐利亚阿尔卑斯山的火车上,他和一位朋友计划攀登德国的第三高峰瓦茨曼峰(Watzmann)。

巴伯手中的报纸上有一篇英国物理学家狄拉克(Paul Dirac)发表在《科学美国人》上的文章的摘要。“他质疑四维对称性是否是物理世界的基本特征。”巴伯回忆道。狄拉克在拆解爱因斯坦关于三维空间和一维时间的观念,寻找更深层次的真理。第二天,巴伯头痛醒来,告诉朋友他的状态不能爬山。“我说,‘你得自己上山了。’”巴伯独自坐在那里沉思,他问自己:“时间是什么?”

巴伯认为这个问题来自狄拉克的那篇文章,但他后来重新读了它,问题却并不在其中。“里面没有一句话提及狄拉克曾问什么是时间。这一定是我为了让自己有信心挑战它而虚构出来的。”他说,“我猜当时我是这么想的,如果狄拉克说过这句话,这个问题肯定值得挑战!”时间本性的问题是如此之大,巴伯自己并不能独揽其艰,却还是主宰了他的生活。

1999年,他的初步结论出版了,即The End of Time(《时间的终结》)一书,他在书中宣称时间是一种幻觉,在宇宙如何运行的基本描述中并无立足之地。

2020年12月,他出版了The Janus Point《雅努斯点》,这是他继《时间的终结》之后的又一部力作。书名来自可以同时向前和向后看的双头罗马神祇。巴伯的论点是,大爆炸(The Big Bang)——他称之为雅努斯点——在两个方向上播撒了时间流动的种子。时间“不再只有从过去到未来的单一方向,而是有两个方向:从位于雅努斯点的共同过去,流向离它而去的两个未来。”巴伯写道。

巴伯放弃了学术生涯的想法,回到了英国。他在德国期间还学习了俄语,之后开始为纽约的普莱南出版社(Plenum Publishing)和美国物理研究所(American Institute of Physics)翻译经典的俄罗斯物理学论文,以此谋生。“这份工作十分枯燥,但收入却很稳定。” 巴伯谈道,“这使我约有三分之一的时间用于自由发展自己的想法。

”为了进一步满足自己的智力渴求,巴伯成了各种物理学会议上的一个常客,吸收各种思想并在业余时间消化它们。“我把自己比作一只从学术界采蜜的蜜蜂。”他说。

在许多方面,宣称时间是虚幻的不过是举手之劳。我们最深刻的理论表明,时间不是宇宙的基础:在量子物理学中,除去作为变化的标记,它并不真正扮演角色。在相对论中,时间是可塑的,横跨宇宙,片刻都无法定义。一个悬而未决的大问题是,是什么导致我们关于时间之箭的经验——时刻的单向流动?巴伯在《雅努斯点》中已经解释了他所认为的答案。他说,这个答案自18世纪末起就潜藏在众目睽睽之下,等待着被发现。

1772年,法国数学家拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange)做出了一项非凡的发现。大概如是:假设有三个粒子在运动,且仅通过牛顿引力定律相互作用。拉格朗日表明,这一总系统的大小——即一个包围所有三个粒子的假想圆的直径——会以一种非常古怪的方式变化。该直径会在某个时刻收缩到最小,然后再增长——直到永远。整个三粒子系统再也不会回到那个最小的尺寸。

令人惊讶的是,拉格朗日的结果适用于任何数量的粒子。当巴伯读过后,他认为这一结论可能适用于整个宇宙;毕竟,宇宙无非是一堆旋转的粒子。如果真是这样,那就意味着宇宙在某个时刻达到最小的尺寸,然后一直膨胀下去。这个最小值就是我们认为的大爆炸时刻。在巴伯的双面雅努斯宇宙中,时间朝着远离最小尺寸的点在两个方向流动。巴伯表示,拉格朗日最小尺寸的证明给了我们时间之箭的原因。为什么我们只体验到时光流逝?

因为我们正在远离拉格朗日极小值点,数学定律告诉我们不能回到那里。

寻找宇宙的意义并不在绝大多数科学家考虑的职责范围之内。按照惯例,艺术家、作家和哲学家才是给我们带来意义的人。但巴伯似乎很乐意把科学和艺术的角色互换。他甚至认为,艺术可能比科学能更好地引领我们认识宇宙的真实本质。

在《雅努斯点》一书中他写道,人类深刻创造力的时刻“可能是来自整个宇宙的潜意识灵感”,一部伟大的歌剧咏叹调的表演可以像任何数学方程式一样巧妙地捕捉宇宙的某些东西。他将人类视为宇宙戏剧中的演员,而形容自己是“宇宙所发生一切的参与者”。

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