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Rovelli 沒有時間的世界

2020/4/1 — 14:14

CREDIT: Carlo Rovelli,Fronteiras do Pensamento, CC BY SA 2.0, The Order of Time 書封

CREDIT: Carlo Rovelli,Fronteiras do Pensamento, CC BY SA 2.0, The Order of Time 書封

Carlo Rovelli 是現時基礎物理學界的一把有力的聲音,入選 2019 年 Foreign Policy 雜誌的 Global Thinkers 名單。他主要從事極其艱深的「量子重力」(Quantum Gravity)的研究,旨在嘗試統合「量子力學」(Quantum Mechanics)和「廣義相對論」(General Relativity),兩套最重要的基礎物理理論。Rovelli 接近 64 歲,雖然不算很老,但按理論物理的常情估計,他應該早已過了其最具創造力的顛峰時期,而把多點精力放在硏究以外的工作上,如培育後輩和知識普及,而 The Order of Time 便是他近幾年所寫的其中一本普及讀物。

一些大物理學家對哲學沒有好感,認為對其研究沒有幫助[1],但另一些卻不同意,如愛因斯坦便被視為是一位 “philosopher-scientist”。Rovelli 是站在愛因斯坦這一邊的,所以,如果你喜歡基礎物理學和哲學,應該有興趣閲讀 The Order of Time;即使不一定同意當中某些觀點,然而也會是一趟精彩的精神之旅。

假如有人跟你說:世界在基本的層面上其實是沒有時間的,你會覺得如何?會否覺得很荒謬?又或者是覺得根本不能理解世界沒有時間是什麼意思?無論如何,這就是Rovelli的研究所指向的信念,而對於如此奇特的信念,要建立和說明固然絕非易事,而事實上問題還遠沒有定論,他在書中亦介紹了一些持反對意見的參考資料。不過,我覺得無論他最後對否,敢於提出如此大膽的假設,而嘗試以最好的理性去論證之,且仍然一定程度地被認為是有可能正確的,已經是一件很有趣、很迷人的事情了。

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對於科學史有認識的讀者,關於科學對人類常識的挑戰,而最終建立了一些(在還沒有習慣之前是)奇特的信念,應該不會感到陌生。Rovelli 在The Order of Time 的第一部分便討論了五個在科學上已經很好地被確立了的[2],關於時間的奇特信念,例如是:“There is no special moment on [a distant place, e.g. a far-away galaxy] that corresponds to what constitutes the present here and now”(p. 39;本文所有引文頁數皆指開首圖示那個版本的The Order of Time(Penguin, 2019))。不要看輕此結論,他說:“In my opinion, it is the most astounding conclusion arrived at in the whole of contemporary physics”(ibid)。他的意思是,「整個宇宙現在這一刻」構成我們對「實相」(Reality)的固有觀念(因過去已不存在,未來還未實現),但實際上卻是:“The ‘present of the universe’is meaningless”(p. 41)。那麼,這樣對我們的實相概念有什麼影響呢?

回到之前的討論綫索,為何要考慮世界在基本的層面上沒有時間的大膽假設呢?一切源於要統合量子力學和廣義相對論這個極之極之困難的問題上(若是成功,人類對宇宙物理的理解應該會進入另一個層次)。對於處理這個大難題,有兩大學派:String Theory 和 Loop Quantum Gravity,而 Rovelli 便是後者的一位代表人物。簡言之,情況便是,要處理當中的困難時,Loop Quantum Gravity 需要假設:最終描述世界的方程式是沒有時間這個變量的,因此時間便消失了。那麼既然沒有時間,是否代表在此基本層面世界是「無變化的」、「一遍死寂」的呢?根據 Rovelli,非也:雖然無時間這個變量,但某個變量還可以相對於其他變量在起變化,因此是有變化的,只是並非相對於時間而已。

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若是在基本層面上世界沒有時間,那麼為何我們在日常會經驗到時間的流逝呢?有過去、現在和未來的區分呢?嘗試說明的想法大概是這樣的:「熱力學第二定律」(The 2nd Law of Thermodynamics)告訴我們,對於一個封閉的物理系統,「熵」(Entropy)是不會減少的,而其增加便定義了「時間箭頭」,即熵增加那種改變便是未來,而減少便是過去。Rovelli解釋道,他們的觀點是,這個只是由於我們對系統的詳細情況的認知不足,所產生的模糊性,以及我們與世界的特別互動方式而生起的特別「視角」(Perspective),從而得到的日常時間經驗而已,而並非必然如此和屬於世界基本結構的一部分。

這樣說當然還很不清楚他的意思,例如,關於他所說的特別視角,雖然他以日常例子去嘗試闡明(如轉了視角便清楚不是星星圍着地球轉,而是地球自轉),不過其實是與日常經驗中的視角有着大差別的,因為實質上他是指形上意義之下的特別視角(即在現象背後所產生的一種視角)[3]。無論如何,我的解說亦到此為止,留待有興趣的讀者自己去領會他的意思吧;而僅指出:他這個理論現時被稱為 “thermal time hypothesis”,而早在 1994 年他便和一位著名數學家 Alain Connes(1982 Fields Medal獲得者)合作提出它了,而它包含着嚴謹和高深的數學在其中。

最後想指出的是,The Order of Time 除了主要是關於科學和哲學以外,還有詩意和生死的關懷在其中。Irish Times一位論者的書評便包括:“Physics has found its poet”。Rovelli 認為詩與科學或許有深層的關係:“Perhaps poetry is another of science’s deepest roots: the capacity to see beyond the visible”(p. 21)[4]。而在最後一章,“The Sister of Sleep”(音樂家Bach在其一首作品裡對死亡的稱呼),Rovelli 表達了他的一些生死觀,而全書最後一句說話還是回到主題上——時間:“We can close our eyes, rest. This all seems fair and beautiful to me. This is time”(p. 182)。

注釋:

[1] 例如,Steven Weinberg(1979年物理學諾獎得主)的書Dreams of a Final Theory裡,便有一章名為“Against Philosophy”。

[2] 可是並不代表哲學上不能提出質疑(哲學上也大抵沒有什麼不可質疑的),例如關於「科學實在論」(Scientific Realism)的爭議,不過並不表示當中無主流的判斷。

[3] 讀者可能會質疑:這還是物理學嗎?是哲學吧?是的,在量子重力這個最前沿的課題上,物理學和哲學的分界線是模糊的,而Rovelli便是屬於不介意越界的那種“philosopher-scientist”。

[4] 引文中用了“another”是因爲他之前說了:“Rebellion is perhaps among the deepest roots of science: the refusal to accept the present order of things”(p. 20);而當時他也把科學革命聯繫上社會革命而略為評論了一下:“The French Revolution was an extraordinary moment of scientific vitality in which the bases of chemistry, biology, analytic mechanics and much else were founded. The social revolution went hand in hand with the scientific one”(p. 186)。

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