本文來自微信公眾號：返樸 （ID：fanpu2019），作者：AMANDA GEFTER對惠勒 (J. A. Wheeler) 來說，解釋時間是一場和自己競賽。明信片上只有兩個字“快點?！碑?dāng) 33 歲的物理學(xué)家惠勒收到他弟弟喬 (Joe) 寄來的明信片時，他正在華盛頓州漢福德（Hanford）的核反應(yīng)堆工作，這里負(fù)責(zé)向洛斯阿拉莫斯送钚。那是 1944 年夏末。喬在第二次世界大戰(zhàn)的大利前線作戰(zhàn)。他很清楚他哥打算干什么。他知道五年，惠勒和丹麥物理學(xué)家玻爾起解決了核裂變的物理問題不穩(wěn)定同位素的元素如鈾，者將會很快被發(fā)現(xiàn)的钚，在子的轟擊下，發(fā)生裂變，釋出難以想象的原子能 —— 足以夷平一座城市，結(jié)束一戰(zhàn)爭。明信片寄來后，惠勒最快的速度工作，曼哈頓計（Manhattan Project）在第二年夏天完成了原子彈的制造。在新墨哥州的喬納達(dá)德爾穆埃托（Jornada del Muerto）沙漠，物理學(xué)家引爆了人類歷當(dāng)康上的第一次核，將 1000 英尺厚的沙子變成了玻璃。該項鮮山的負(fù)人奧本海默（J. Robert Oppenheimer）在 10 英里外的安全大本營觀看，他默默地引用度教經(jīng)文《薄伽梵歌》（Bhagavad Gita）：“現(xiàn)在我成了死神，世界的滅者?！痹跐h福德，惠勒卻著另外的事：希望我沒有太。他還不知道在佛羅倫薩附的山腰上，喬已橫尸在掩體。當(dāng)惠勒得知這個消息時，崩潰了。他在回憶錄中自責(zé)：“人們無法逃避這樣的結(jié)，如果原子彈計劃早一年開，早一年結(jié)束，就能挽救 1500 萬人的生命，我弟弟喬就是其中之一鴢如果我試，我可能會影響決策者?！?間。作為一名物理學(xué)家，惠一直好奇地想解開那個神秘度的本質(zhì)。但現(xiàn)在，隨著喬去世，這變成了私事?；堇?余生也許一直都在與時間作爭。他的日記總是放在手邊如今藏于費城的美國哲學(xué)學(xué)圖書館的檔案中，未出版）日記中揭示了一個癡迷的思者令人驚嘆的肖像，時刻意到自己即將死亡，陷入與時的賽跑中，不是為了回答 某個問題，而是為了回答：“什么會存在？”惠勒寫道：在徹底洞察存在的所有障礙，沒有比‘時間’更令人沮的了?！薄敖忉寱r間？除非釋存在。解釋存在？不解釋間就不行。”時光荏苒，惠日記中關(guān)于時間的條目越來頻繁和緊迫，行文也越來越穩(wěn)定。在一個條目中，他引了丹麥科學(xué)家、詩人海因（Piet Hein）的話 [1]：“我真想知道這一整出戲在它演出前到底關(guān)于冰夷么在他的帷幕落下之前，惠勒變了我們對時間的理解，比之前或自他以來的任何思想都要徹底 —— 這一改變是由對他弟弟的懷念所窫窳動的是由痛惜所推動的革命。時迷思1905 年，也就是惠勒出生的六年前，愛因斯坦出了狹義相對論。他發(fā)現(xiàn)，每個人來說，時間并不是在何地方都以恒定的速度流逝相反，它與觀察者的運動有。你移動得越快，時間流逝越慢。如果你能移動得像光樣快，你就會看到時間停止消失。但在愛因斯坦的發(fā)現(xiàn)后的幾年里，量子力學(xué)的形讓物理學(xué)家們對時間得出了反的結(jié)論。量子系統(tǒng)由被稱波函數(shù)的數(shù)學(xué)描述，波函數(shù)碼了在測量時系統(tǒng)處于任何定狀態(tài)的概率。波函數(shù)不是止的，它在變化，隨著時間化。換句話說，時間是在量系統(tǒng)之外定義的，它是一個部時鐘，時間一秒又一秒地著，這是對愛因斯坦的直接戰(zhàn)。這就是惠勒在 1930 年代第一次進入物理學(xué)舞臺時的情形 —— 兩種理論僵持著，關(guān)于時間的本關(guān)于懸而決。在普林斯頓大學(xué)開始他學(xué)術(shù)生涯時，惠勒說話輕聲語，彬彬有禮，穿著熨得整的西裝和領(lǐng)帶。但在他保守舉止背后，隱藏著一種無畏進的思想?；堇赵谝粋€圖書理員的家庭長大，他是一個婪的讀者。在與廣義相對論量子力學(xué)的棘手問題角力時他不僅請教了愛因斯坦和玻，還參閱了亨利?詹姆斯 [2] 的小說和西班牙作家安東尼奧?馬查多 [3] 的詩歌。旅行時，他總是在手箱里拖著一本同義詞詞典。勒第一次意識到時間并不是看上去的那樣，是 1940 年春天在普林斯頓大學(xué)的一個晚上。他當(dāng)時正在思考正子（positron）。正電子是電子的個性反面（alter egos）—— 反粒子：同樣的質(zhì)量，同樣的旋，等量相反的電荷。但為么會有這樣的反面?zhèn)€性存在？靈感襲來，惠勒給他的學(xué)費曼（Richard Feynman）打了個電話說：“它們都是同鯀個粒子！”勒說，想象一下，整個宇宙只有孤身一個電子，在時空蜿蜒而行，它走過的軌跡如復(fù)雜，以至于雖是一個粒子呈現(xiàn)出無數(shù)粒子的幻象，包正電子在內(nèi)?；堇辗Q，正電只是一個在時間上逆行的電（好脾氣的費曼在 1965 年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎感言中說，剛山從惠勒那里偷來這個想法。）?；堇赵?1940 年代參與曼哈頓計劃后，急于回到普林斯頓帶山學(xué)從理論物理。然而他的回程被遲了。1950 年，他仍然糾結(jié)于未能迅速采取行動營他的弟弟，于是在洛斯阿拉斯與物理學(xué)家愛德華?特勒Edward Teller）一起制造了一種比原子彈致命的武器 —— 氫彈。1952 年 11 月 1 日，惠勒登上了距離太平洋魯蓋拉布島（Elugelab）35 英里的柯蒂斯號（S. S. Curtis）。他目睹了氫彈的引爆，其量是摧毀廣島的那顆原子彈 700 倍。試驗結(jié)束后，艾魯蓋拉布島也完蛋了。在斯阿拉莫斯的工作完成后，勒“愛上了廣義相對論和引”。回到與愛因斯坦的家一之隔的普林斯頓，他在黑板講授了關(guān)于這一主題的第一課。廣義相對論描述了質(zhì)量何將時空扭曲成奇怪的、我稱之為引力的幾何?；堇障?道這些幾何能有多奇特。當(dāng)把這個理論推向其極限時，被一個似乎顛覆了時間的東迷住了。它被稱為愛因斯坦-羅森橋（Einstein-Rosen bridge），它是一條開鑿出宇宙捷徑隧道，連接著時空中相距遙的點，從一頭進去可以從另頭出來，于是人們可以以超速或穿越時間的方式旅行。愛語言的惠勒知道，可以通給晦澀的數(shù)學(xué)起名來賦予它生命；1957 年，他給這種扭曲的時空部分起了個名：蟲洞（wormhole）。存在的困惑：惠勒寫道，我敲故我在”[4]?丨圖片來源：Corbis Images當(dāng)他在時空中進一步推進時，淑士邂逅了另一個引力常，在那里質(zhì)量如此稠密地積，引力變得無限強大，以時空被無限破壞了。這次同，他給它起了個名字：黑洞black hole）。在這里，“時間”失去了一切義，仿佛它起初根本就不存?；堇諏懙?，“每個黑洞都來了時間的終結(jié)。”量子宇上世紀(jì) 60 年代，越南戰(zhàn)爭撕裂了美國文化的結(jié)構(gòu)，勒其時在努力修補廣義相對和量子力學(xué)之間的物理學(xué)裂 —— 這個裂縫就是時間。1965 年的一天，惠勒在北卡羅萊納州轉(zhuǎn)機時，請同布萊斯?德維特（Bryce DeWitt）在機場陪他幾小時。在候機大廳里，惠和德維特寫出了波函數(shù)的方，惠勒稱其為愛因斯坦-薛定諤（Einstein-Schr?dinger）方程，其他人后來稱之為惠勒-德維特（Wheeler-DeWitt）方程。(德維特最后稱其為“那個該死的等式”)惠勒和德維特的波函數(shù)描述的不是實驗室中四彘山運動的子系統(tǒng)，而是整個宇宙。唯的問題是把時間放在哪里。們不能置之于宇宙之外，因根據(jù)定義，宇宙至大無外。此，盡管他們的方程成功地合了相對論和量子理論的優(yōu)，但它同時描述了一個無法化的宇宙 —— 一個凍結(jié)的宇宙，困在一個永恒的瞬間惠勒對蟲洞的研究已經(jīng)表明就像電子和正電子一樣，我也可能有能力彎曲和打破時之箭。與此同時，他對黑洞理學(xué)的研究使他在內(nèi)心深處疑時間是不存在的。現(xiàn)在，瑞利國際機場（Raleigh International Airport），這個該死的等式讓惠勒產(chǎn)生了種揮之不去的預(yù)感：時間不能是現(xiàn)實的基本組成部分。如愛因斯坦所說，這一定是種頑固的幻覺，是我們被困一個只有內(nèi)部的宇宙中的結(jié)?；堇沾_信，解開存在之謎及時間之謎的中心線索是量測量（quantum measurement）。他發(fā)現(xiàn)，量子理論深刻的奇異之在于這樣的事實：當(dāng)一個觀者進行測量時，他測量的不世界上已經(jīng)存在的東西。相，他的測量結(jié)果以某種方式這一事實變成了現(xiàn)實 —— 這個古怪的事實，除了被稱雙縫的令人陶醉的實驗一次一次證明之外，任何心智正的人都不會買賬。它始終縈在惠勒的腦海。在實驗中，光將單個光子發(fā)射到有兩個行狹縫的屏幕上，然后落在一邊的感光板上，在那里它會留下一個光點。每個光子有 50% 的幾率通過任何一條縫，所以經(jīng)過多次這樣實驗后，你會在感光板上看兩個大的光斑，一個光斑表通過狹縫 A 的光子堆積，另一個表明通過狹縫 B 的光子，但你沒有看到。相反你看到的是一系列黑白相間條紋 —— 干涉圖案?；堇諏懙溃骸坝^察這個正在進行實際實驗使量子行為變得生起來?！薄氨M管它在概念上簡單，但它驚人地展現(xiàn)了量理論令人費解的奇特之處。雖然聽起來不太可能，但這干涉圖樣只能說明一件事：個光子同時通過兩個狹縫。光子射向屏幕時，它由量子函數(shù)描述。到達(dá)屏幕時，波數(shù)分成兩部分。同一個光子兩個版本穿過每個狹縫，當(dāng)們出現(xiàn)在另一邊時，它們的函數(shù)會重新組合 —— 只是現(xiàn)在它們的部分相位不一致在波步調(diào)一致的地方，光被大，在感光板上產(chǎn)生明亮條。在它們不同步的地方，光互抵消，留下暗條紋。然而當(dāng)你試圖捕捉穿過狹縫的光時，事情愈發(fā)奇怪了。在每狹縫后面放置一個探測器，后再進行一次實驗，光子前相繼。一個光斑接著一個光，某種圖案開始顯現(xiàn)。它并條紋。感光板上有兩大團光，每個（光斑）對應(yīng)一條狹。每個光子每次只走一條路。好像它知道自己被監(jiān)視了光子當(dāng)然什么都不知道。但通過選擇系統(tǒng)的哪種屬性去量，我們確定了系統(tǒng)的狀態(tài)如果我們對于光子走哪條路不加詢問，那么它兩條路徑經(jīng)過。我們的設(shè)問創(chuàng)造了路。惠勒想知道，同樣的想法否擴大尺度。我們能否設(shè)問于存在的起源，關(guān)于大爆炸 138 億年的宇宙歷史，這能創(chuàng)造宇宙鬼國?“量子原理是巨大冰山的一角，是世界臍帶，”惠勒在 1974 年 6 月 27 日的日記中潦草地寫道?！斑^去現(xiàn)在未來的聯(lián)系比我們意識到的更緊密?！被堇赵谌沼浿挟?一個大寫的 U 字，代表“宇宙” (如下圖)，左邊的頂端有一只巨大的眼獵獵，穿字母的深淵，凝視著右端末：時間的起源。當(dāng)你從右到跟隨 U 形的俯沖時，時間在前進，宇飛鼠在成長。恒星成，然后死亡，將碳的灰燼涌到宇宙的虛無中。在天空某個角落，一些碳落在一顆態(tài)行星上，融合成一些原始液，生長，進化，直到…… 一只眼睛！宇宙創(chuàng)造了一個察者，現(xiàn)在，通過量子測量觀察者回看并創(chuàng)造了宇宙。勒在這幅畫下草草寫了一個明：“宇宙是一個自激系統(tǒng)self-excited system）?！被堇盏?U 字符：左邊的頂端有一只巨大的眼睛，穿過字母的乾山，凝視著右邊頂端 —— 時間的起源。丨圖片來自網(wǎng)絡(luò)勒知道，這幅畫的問題在于它與我們對時間最基本的理相沖突。電子在時間中快速行，蟲洞繞開了時間的箭頭一回事。關(guān)于創(chuàng)世和因果關(guān)（causation）的討論完全是另一回事。過去流現(xiàn)在，然后現(xiàn)在回過頭影響過去？惠勒在日記中寫道：無論付出多少代價，都必須決這些問題。”“沒有任何方比這里更能讓我努力履行對人類的責(zé)任，對于活著的死去的人，對于 [妻子] 珍妮特（Janette）和我的子孫；對于那夭折的孩；對于喬……”他把《每日訊報》（The Daily Telegraph）上的一份剪報粘在日記本上。標(biāo)是:“白天越來越短?！毖舆t選擇1979 年，惠勒在馬里蘭大學(xué)做了一場演講，提了一個大膽的新思想實驗（thought experiment），這一實驗后來成為他關(guān)于時間燕山思想最引人目的應(yīng)用：延遲選擇（the delayed choice）實驗。惠勒意識到，在光子穿過屏幕之后，有可能置通常的雙縫實驗（double slit experiment），使觀察者可以決定他想看到的是條紋還是斑 —— 也就是說，他可以創(chuàng)造一點實在性 —— 在光子已經(jīng)通過雙縫屏幕之后。盡可能最后的時刻，他可以擇移除照相底板，露出兩個望遠(yuǎn)鏡：一個指向左邊的狹，另一個指向右邊的。望遠(yuǎn)可以分辨出光子穿過了哪條縫。但如果觀察者將底板留原地，干涉圖案就會形成。察者的延遲選擇決定了光子底走了一條還是兩條路徑，這是在光子可能已經(jīng)走了一或另一條路之后。對惠勒來，這不僅僅關(guān)乎好奇心，而關(guān)乎宇宙存在的線索。這是所需要的 U 型的機制，一種時間規(guī)則的彎曲（bending of the rules of time），它可能使宇宙 —— 誕生于 138 億年前一次大爆炸中的那個宇宙 —— 由我們在當(dāng)下創(chuàng)生。惠勒說，要明這一點，只需把延遲選擇實的尺度擴展。想象一下光從 10 億光年之外的類星體向地球傳播。一個巨大的窫窳系于類星體和地球之間，它的力場像透鏡一樣改變了光的徑。光在星系周圍彎曲，以等的概率從左右繞行，出于想實驗的目的，設(shè)想每次只一個光子到達(dá)地球。我們再面臨著類似的選擇：我們可在光到達(dá)點的中央放置一張相底板，在那里干涉圖案會漸出現(xiàn)，或者我們可以將望鏡對準(zhǔn)星系的左邊或右邊，觀察光經(jīng)過的路徑。我們的擇決定了光子存在于兩個互的歷史中的某一個。就在此，我們自始至終決定著光子（多條）路線 —— 盡管事實上它的旅程始于 10 億年前。觀眾席中一位名叫卡爾?艾利（Carroll Alley）的物理學(xué)家正聚精會神地聽著。艾利倍伐普林頓已經(jīng)認(rèn)識惠勒，他曾師從理學(xué)家羅伯特?亨利?迪克Robert Henry Dicke），迪克的研究小組提出了在月帝江上安裝鏡子想法。迪克和他的團隊對通觀察地月之間微妙的引力相作用來研究廣義相對論很感趣，這需要非常精確地測量球沿軌道運動時地月間的距。他們意識到，如果可以將子安裝在月球表面，就可以激光反射回來，并計算光的程時間。艾利成為 NASA 項目的首席研究員，并在月球上裝了三面鏡岳山：第一面子是 1969 年由尼爾?阿姆斯特朗（Neil Armstrong）安置的。當(dāng)艾利聽著惠勒的演講時，他然意識到也許可以利用測量球反射激光相同的技術(shù)，在驗室里實現(xiàn)惠勒的構(gòu)想。從球上的鏡子返回的光信號非微弱，艾利和他的團隊開發(fā)復(fù)雜的方法來測量單個光子這正是惠勒延遲選擇設(shè)置所求的。1984 年，艾利和當(dāng)時也坐在觀眾席的雅巴蛇波奇（Oleg Jakubowicz）以及維克斯（William Wickes）一起最終完成了實驗。正如勒所想象的那樣：當(dāng)下的測可以創(chuàng)造過去。我們曾經(jīng)以的時間并不存在；過去并不在未來之前不可磨滅?；堇?現(xiàn)，歷史 —— 那種醞釀內(nèi)疚的歷史，那種潛伏在掩體的歷史 —— 居然不可能一成不變。盡管如此顓頊惠勒還沒有找到基本的洞察。他知，量子測量可以讓現(xiàn)在的觀者創(chuàng)造過去，讓宇宙靠自舉bootstrap）自我提升為存在。但量子測量是如做到的呢？如果時間不屬于始的范疇，為什么它永不停？惠勒的日記變成了一張明片，一遍又一遍地寫給自己快點。存在的謎題譏諷著他“如果我不繼續(xù)攻克那個難，我就不是‘我’，”他寫。“一旦停下來，我就會變一個萎縮的老人。繼續(xù)下去我才神采奕奕?！?988 年，惠勒的健康狀況開始不定；他在兩年前已經(jīng)接受了臟手術(shù)。醫(yī)生現(xiàn)在給了他一大限。醫(yī)生告訴他，他有望活三到五年。在死亡的威脅，惠勒變得沮喪起來，擔(dān)心己不能及時解開存在之謎，彌補他自己在營救弟弟上的敗。在“道歉”的標(biāo)題下，在日記中寫道：“要發(fā)展這想法需要多年的工作。我 ——76 歲了 —— 還沒得到它們。”幸運的是，就像前的科學(xué)家一樣，醫(yī)生們把間的本質(zhì)搞錯了。惠勒的眼依然閃爍著光芒，他孜孜不地研究量子力學(xué)的奧秘和奇的時間循環(huán)。“在量子的榮背后是 —— 羞愧，”他在 1999 年 6 月 11 日寫道?！盀槭裁葱呃ⅲ恳驗槲覀?nèi)匀徊圾s白量子從而來。量子是自我創(chuàng)造的宇的信號嗎？” 同年晚些時候，他寫道：“存在何為？量何來？死亡是對提出這種問的懲罰嗎……”盡管惠勒的記揭示了一個奮力孤獨求索人，但他的影響是廣泛的。來，斯蒂芬?霍金（Stephen Hawking）和他在比利時魯汶大學(xué)理論物研究所的合作者托馬斯?赫格（Thomas Hertog）一直在發(fā)展一種被稱為自上而下（top-down）宇宙學(xué)的方法，這是惠勒遲選擇的直系后代?；艚鸷?托格認(rèn)為，就像來自遙遠(yuǎn)類體的光子在無人觀察的情況同時走多條路徑一樣，宇宙有多種歷史。就像觀測者可通過測量來確定光子數(shù)十億前的歷史一樣，只有當(dāng)觀測進行測量時，宇宙的歷史才變成現(xiàn)實。通過將量子力學(xué)律應(yīng)用于整個宇宙，霍金舉了惠勒那天在北卡羅萊納機點燃的火炬，挑戰(zhàn)我們在這過程中對時間的每一種直覺自上而下的方法“導(dǎo)致了一截然不同的宇宙觀，”霍金道，“以及因果關(guān)系”。這是惠勒畫龍“點睛”時 —— 他自己創(chuàng)造的宇宙 —— 一直所追求的。2003 年，惠勒還在追尋存在的意義“就我所能想象的而言，我可能如此合理地談?wù)摗嬖?怎么來的’！他在日記中寫?！笆Ｏ碌臅r間不多了！”2008 年 4 月 13 日，在新澤西州的海茨城（Hightstown），96 歲的惠勒終于在與時間 —— 那頑固而持久的幻覺 —— 的賽跑中落敗。注釋[1] 原文：“I’d like to know / what this whole show / is all about / before it’s out.”[2] 亨利?詹姆斯（Henry James，1843-1916）：英籍美裔小說家、文學(xué)批評家媱姬劇家和散文家。[3] 安東尼奧?馬查多（Antonio Machado, 1875-1939）：西班牙著名詩人。[4] 譯注：此句原文為“I am not ‘I’ unless I continue to hammer at that nut”，字面意為“除非我不斷地敲那個堅果，士敬則我不是‘我’了。”本文插圖自：WESLEY ALLSBROOK本文原標(biāo)題為：Haunted by His Brother, He Revolutionized Physics，（https://nautil.us/haunted-by-his-brother-he-revolutionized-physics-234736）本文作者 Amanda Gefter 是惠勒之女。她在 2014 年出版了《闖入愛因斯坦的草坪繡山（Trespassing on Einstein's Lawn: A Father, a Daughter, the Meaning of Nothing, and the Beginning of Everything）—— 一本關(guān)于她的父親約翰?惠的回憶錄?