房里有一瓶老酒

酿造九年

菲利斯，花园里有月桂树

可以编织花冠

还有好多常春藤……

我邀请你

在四月中旬这天来庆祝

这属于我的节日

比生日更珍贵

当我们把量子与时空的量子特性考虑在内时，我之前描述的相对论物理学的奇特图景变得更不可思议了。

研究这些内容的学科称为“量子引力”，也就是我自己的研究领域。[关于这点更深入的讨论，详见卡洛·罗韦利，《现实不似你所见》，湖南科学技术出版社，2018 。]还没有一种量子引力理论被科学界广泛接受，或者得到实验上的支持。为了给这一问题——圈量子引力，或圈理论——建构一种可能的解决方案，我奉献了科学生涯的大部分时光。并非所有人都认为这会是正确的解决方案。例如，研究弦理论的朋友遵循着不同的路径，正确之争仍在继续。这很好，由于激烈的辩论，科学也得以成长：迟早会搞清楚哪种理论是正确的，也许我们不必等待太久。

近几年，关于时间的本质，意见上的分歧有所减少，许多结论变得十分清晰。已经阐明的内容是，如果我们把量子考虑在内，上一章里阐述的广义相对论的剩余时间框架也会崩塌。

统一的时间已经粉碎为无数的固有时，并且如果把量子因素考虑进来，我们就必须接受这些时间会“涨落”的观念，并且像云一样散开，而且只能取特定值……它们再也无法形成上一章勾勒出的时空床单。

量子力学导致的三个基本发现如下：分立性、不确定性、与物理量的关联性。它们进一步推翻了我们仅存的时间观念。让我们一个一个来考察。

分立性

时钟测量的时间是“量子化”的，意思是说，它只能取特定值，不能取其他值。时间是分立的，而非连续的。

量子力学的最大特点就是分立性，并且得名于此：量子即基本微粒。对一切现象而言，都存在着最小尺度。[在比普朗克常数更小的体积的相空间区域内确定自由度是不可能的。]在引力场中，这被称作“普朗克尺度”，而最小的时间被称为“普朗克时间”。把描述相对论、引力、量子力学现象特征的常数结合在一起，就可以算出它的取值。[分别是光速、牛顿常数和普朗克常数。]这些量共同决定了这个时间为10-44秒。这就是普朗克时间。在这一极小层面，时间的量子效应开始显现。

普朗克时间非常小，远小于任何钟表能够测量的范围。它微小至极，在这样的尺度下，即使发现时间的概念不再适用，我们也不必感到惊讶。为何要大惊小怪呢？没有什么会在任何时间、任何地点都适用。我们迟早会遇到新的事物。

时间的“量子化”表明，几乎所有时间 t 的取值都不存在。如果可以用能够想象出的最精密的钟表去测量一个时间段，我们会发现测得的时间只能有不连续的特定取值，不可能把这段时间看作连续的。我们必须把它看作不连续的：它并没有均匀流动，而是——在某种意义上——像袋鼠一样，从一个值跳向另一个值。

也就是说，存在一个最小的时间段。在此之下，时间的概念不复存在，即便在最基本的含义上。

从亚里士多德到海德格尔，许多世纪以来，讨论“连续性”的笔墨也许都浪费了。连续性只是对非常微细的微粒状事物进行近似描述的数学技巧。世界是精细地分立的，非连续的。上帝并没有把世界画成连续的线，而是像修拉（Seurat）[法国新印象主义画派画家，以用点作画著称。]那样，用轻盈的手笔，用点进行描绘。

分立性在自然界中无所不在：光由光的微粒也就是光子组成，原子中电子的能量只能取特定值而非其他。最纯粹的空气与最致密的物质一样，都是分立的。一旦理解了牛顿时空也是像其他物质一样的物理实体，就可以很自然地推断出它们也是分立的。理论确认了这一想法：圈量子引力预言，基本的时间跳跃虽然很小，但有限。

时间有可能是分立的、并且存在最小的时间间隔的观念并不新鲜。在7世纪，伊西多尔（Isidore of Seville）的《词源》（Etymologiae），以及其后一个世纪，圣比德（Venerable Bede）的一部名为《论时间的分割》（De Divisionibus Temporum）的著作中，都对此进行过论证。12世纪，伟大的哲学家迈蒙尼德（Maimonides）写道：“时间由原子组成，也就是说，由于时间持续极短，它无法被继续分割为更多部分。”[Maimonides, The Guide for the Perplexed, I, 73, 106a.]这种观念也许可以回溯到更早：德谟克利特的原始文本已经失传，我们无法知晓在古希腊原子论[我们可以从亚里士多德的讨论（例如《物理学》IV，213）中推断德谟克利特的思想，但在我看来证据不够充分。参考 Democrito. Raccolta dei frammenti,interpretazione e commentario di Salomon Luria, Bompiani, Milan, 2007 。]中，这种观点是否已经出现。抽象的思想可以提前几个世纪预见假说在科学探索中得到应用或者证实。

普朗克时间的空间姐妹是普朗克长度——长度的最小限度，在此之下长度的概念会失去意义。普朗克长度大约为10-33厘米。读大学时，我对在极其微小尺度下会发生什么的问题十分着迷。在一大张纸的中心，我用闪闪发光的红色写下了这个数字。

我把它挂在博洛尼亚的卧室里，并且下定决心，我的目标就是努力去理解在非常微小的尺度上出现的现象，直到最小的时空的基本量子的尺度，在那里，时间与空间不再是它们原来的样子。然后我就真的用余生去努力达成这个目标。

时间的量子叠加

量子力学的第二个发现是不确定性。例如，我们无法准确预测电子明天会出现在哪儿。在两次出现之间，电子没有准确的位置[除非德布罗意-波姆的理论是正确的，那种情况下电子可以有准确的位置，但位置对我们隐藏了。也许最终没有太大差别。]，就好像散布在一朵电子云里。用物理学家的术语来说，它处于位置的“叠加”中。

时空是像电子一样的物理客体。它也会涨落，也可以处于不同状态的“叠加”中。比如，如果我们把量子力学考虑进来，那么第四章末尾拉伸时间的图示就可以想象为不同时空的叠加，大概如下图所示：

与之类似，光锥的结构会在所有区分过去、现在、未来的点涨落：

甚至过去、现在、未来的区别都可以涨落，变得不确定。正如一个粒子可以弥漫在空间中，过去与未来的区别也可以涨落：一个事件可以同时在另一事件之前与之后。

关联性

“涨落”并不意味着现象永远不能确定下来，而是说它只能在特定时刻、以某种不可预知的方式确定下来。当量子与其他事物相互作用时，不确定性就消失了。[在这种语境下使用的表示相互作用的术语“测量”，有些误导性，因为这似乎意味着，为了创造实在，我们需要一位穿着白大褂的实验物理学家。——作者注]

在相互作用的过程中，电子会在某点突然出现。比如，它与屏幕碰撞，被粒子探测器捕捉到，或是与光子碰撞，从而获得具体位置。

但电子的这种实体化有个奇特之处：只有当与其他相互作用的物体发生关联时，电子才会实体化。对于其他物体，相互作用的效应只会传播不确定性。只有与物理系统相关联时，实体化才会发生。我相信，这一点是量子力学做出的最激进的发现。[在此我使用了量子力学的关联性解释(Carlo Rovelli, ‘Relational Quantum Mechanics’,International Journal of Theoretical Physics, 35, 1637（1996）。)，我自己都认为它难以置信。接下来的评述——特别是那些满足爱因斯坦方程的经典时空的消失——在我所知的其他解释中仍然是不成立的。——作者注]

当电子与其他物体碰撞，比如在装有阴极射线管的老式电视机中，我们所设想的概率云就会坍缩，电子会在屏幕的某点上突然出现，成为构成电视图像的亮点之一。但只有与屏幕相关时，这一现象才会出现。而物体相关时，电子和屏幕现在处于叠加态，只有与第三个物体相互作用时，它们共同的概率云才会“坍缩”，以一个特定的状态出现。诸如此类。

电子的表现如此怪异，实在令人难以接受。更难让人理解的是，这也是时间与空间表现的方式。而且，所有证据表明，这是量子世界——我们所栖居的世界——运作的方式。

决定时间段与物理间隔的物理基础——引力场，不仅受到质量的动态影响，它本身也是一种没有确定值的量子实体，直到它与其他物体相互作用。当发生相互作用时，只有对与之相互作用的物体来说，时间才是分立的、确定的；对宇宙的其余部分，它们仍然是不确定的。

时间松脱为相互间关联的网络，不再聚合成连贯的帆布。时空（复数的）涨落，层层叠加，在特定时刻相对于特定物体突然出现，为我们提供了一种非常模糊的图景。但对于世界精细的分立性，这已经是我们能拥有的最好的视野了。我们正在凝视量子引力的世界。

让我重复一下本书第一部分中进行的漫长而深入的探讨。不存在单一的时间，每个轨迹都有自己的持续时间；根据位置与速度，时间会以不同节奏流逝；它是没有方向的：在世界的基本方程中，过去与未来的区别并不存在；方向性只在我们进行观察并忽略细节时偶然出现。在这种模糊的视角下，宇宙的过去处于一种奇特的“特定”状态。“当下”

的概念不再奏效：在广袤的宇宙中，没有我们可以合理地称为“当下”的东西。决定时间长度的物理基础不是一个区别于世界其他组成部分的独立实体，而是动态场的一个方面。它会跳跃、涨落，只在相互作用时实体化，在最小尺度之下无法被发现……那么，这一切之后，时间还剩下什么呢？

让我们进入没有时间的世界。