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【書評】現在:時間的物理學

2017/1/22 — 6:42

Photo credit: Anothermountainman (又一山人), with permission.

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時間長河滔滔不絕。過去已定,未來未知,唯有現在為真。我們深信不移,當下的決擇可改變生命的軌跡。

很少人知道,儘管現代物理已能描繪由大爆炸生成至今的宇宙大歷史,以及由極微觀至宇宙尺度的物理世界大圖象,「現在」仍沒有任何物理學上的意義,愛因斯坦更認為過去、現在、未來全屬虛構。科學家不單止對現在束手無䇿,作為一切定律基礎的時間概念,牛頓亦只能推說眾所週知,現代物理仍未有定論,更有新學說猜想時間由更基礎的深層浮現出來。基礎物理定律甚至不會告訴我們,時間的箭頭應該指向未來還是過去。

可是,對活著的人來說,時間千真萬確,永不回頭。現在是甚麼時間,古人依靠觀天,現在看手機就知道。在新書 “Now: The Physics of Time”,柏克萊物理教授 Richard Muller 坦言,物理學家必須放下物理主義 (physicalism) 的傲慢,承認科學只能認識現實世界的小部份,並恪守嚴謹的科學方法,才能補回「現在」的缺塊,不再對自由意志妄下判語。

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去年我曾在這裡談過,根據新書 “The Big Picture” ,建基於量子理論之上的各個科學知識層面,已能聯手描繪出一個涵蓋人生以至宇宙的圖譜。雖然作者 Sean Carroll 同樣沒有提供「現在」的物理詮譯,但認為只要相信宇宙由低熵值 (low entropy) 起始,時間必然隨著熵不斷增加而指向未來。Muller 卻指出,80 多年前 Eddintong 提出此說,只因熱力第二定律中,代表失序的熵只能增加不能逆轉,是物理定律中唯一可見的時間方向性,但此說一直未有證據支持。要知道,由生命、社會、文明以至太陽、星系的形成等等有意義的現象,都牽涉秩序的生成,令局部地區的熵減少。「時間隨熵增向前」論之下,時間豈不是會局部逆轉或減慢?這個關乎最基礎概念的假說,其實從來未受過嚴謹的證偽 (falsification) 實驗考驗。

如果時間和熵並沒有必然的關係,唯有回歸原點。在大爆炸論以之為本的相對論,時間和空間是可互相變換的四維一體。現代天體物理既然已接受宇宙由大爆炸生成並一直澎漲,為何局限於三維空間?Muller 順理成章地提出一個更完備的猜想:大爆炸生成宇宙後,時間和空間不斷澎漲。在宇宙的邊緣,時空在每一刻不斷生成。時間和空間同樣不斷增加,不能逆轉。時間一直伸廷,朝向未來,前端就是現在。

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“Quick now, here, now, always—
A condition of complete simplicity
(Costing not less than everything)"

—T. S. Eliot, from, last 8th, 7th, and 6th lines, Little Gidding V, Four Quartets.

T. S. Eliot 的 "Four Quartets" 結語大意是,為當下的澄明所付出的,不少於一切。同樣地,「四維大爆炸」生成現在,意念極之簡單。不過,為了讓讀者得到不止於字面的理解,教授必須以他著名的「無數學物理」教學經驗重溫相對論、熱力學以至最前緣的量子物理研究———等於物理學的全部。Richard Miller 身為實驗物理學家,生涯中曾發起包括發現宇宙澎漲加速等近代最重要的實驗,從不滿足於空談,在本書亦為「時間前端就是現在」的新假說提出兩個可證偽的實驗構想,若能得到證實的話,物理學家會覺得尷尬:孩子都想得到的一步從未有人想過,卻一直讓時間的箭頭依附在未能證偽的熵假說。

安頓好「現在」之後,Muller 對物理主義提出更嚴厲的批判,認為物理遠遠未能完整地解釋世界一切,矛頭指向愛因斯坦:令到現代物理之父認定量子力學不完備的超距作用近年已通過最嚴謹的驗證,不完備的只是物理的整體。對認為自由意志是幻覺的極端物理主義者如 Sam Harris,Muller 給予溫馨提示:量子不確定性令未來不可完全預知,放射性元素的隨機衰變是明證;在物理未能完全掌握及全面涉及的現實世界,自由意志仍有存在的空間,讓我們相信現在的決擇能影響當下所在的熵,局部逆第二定律而行,創造意義,影響未來。

原文刋於蘋果日報 What we are reading,本文略有增補。

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