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在與時(shí)間的斗爭(zhēng)中,他改變了物理學(xué)_今日看點(diǎn)

時(shí)間:2023-01-17 10:53:54    來(lái)源:科普中國(guó)網(wǎng)    

對(duì)惠勒 (J. A. Wheeler)來(lái)說(shuō),解釋時(shí)間是一場(chǎng)和自己的競(jìng)賽。

撰文 | AMANDA GEFTER


(資料圖片)

翻譯 | 1/137

明信片上只有兩個(gè)字:“快點(diǎn)?!?/p>

當(dāng)33歲的物理學(xué)家惠勒收到他弟弟喬 (Joe) 寄來(lái)的明信片時(shí),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)向洛斯阿拉莫斯輸送钚。那是1944年夏末。喬在第二次世界大戰(zhàn)的意大利前線作戰(zhàn)。他很清楚他哥哥打算干什么。他知道五年前,惠勒和丹麥物理學(xué)家玻爾一起解決了核裂變的物理問(wèn)題,不穩(wěn)定同位素的元素如鈾,或者將會(huì)很快被發(fā)現(xiàn)的钚,在中子的轟擊下,發(fā)生裂變,釋放出難以想象的原子能——足以夷平一座城市,結(jié)束一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。

明信片寄來(lái)后,惠勒以最快的速度工作,曼哈頓計(jì)劃(Manhattan Project)在第二年夏天完成了原子彈的制造。在新墨西哥州的喬納達(dá)德?tīng)柲掳M校↗ornada del Muerto)沙漠,物理學(xué)家引爆了人類歷史上的第一次核爆,將1000英尺厚的沙子變成了玻璃。該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人奧本海默(J. Robert Oppenheimer)在10英里外的安全大本營(yíng)觀看,他默默地引用印度教經(jīng)文《薄伽梵歌》(Bhagavad Gita):“現(xiàn)在我成了死神,世界的毀滅者?!痹跐h福德,惠勒卻想著另外的事:希望我沒(méi)有太晚。他還不知道在佛羅倫薩附近的山腰上,喬已橫尸在掩體里。

當(dāng)惠勒得知這個(gè)消息時(shí),他崩潰了。他在回憶錄中自責(zé)道:“人們無(wú)法逃避這樣的結(jié)論,如果原子彈計(jì)劃早一年開始,早一年結(jié)束,就能挽救1500萬(wàn)人的生命,我弟弟喬就是其中之一。如果我試過(guò),我可能會(huì)影響決策者?!?/p>

時(shí)間。作為一名物理學(xué)家,惠勒一直好奇地想解開那個(gè)神秘維度的本質(zhì)。但現(xiàn)在,隨著喬的去世,這變成了私事。

惠勒的余生也許一直都在與時(shí)間作斗爭(zhēng)。他的日記總是放在手邊(如今藏于費(fèi)城的美國(guó)哲學(xué)學(xué)會(huì)圖書館的檔案中,未出版),日記中揭示了一個(gè)癡迷的思想者令人驚嘆的肖像,時(shí)刻意識(shí)到自己即將死亡,陷入與時(shí)間的賽跑中,不是為了回答 某個(gè)問(wèn)題,而是為了回答:“為什么會(huì)存在?”

惠勒寫道:“在徹底洞察存在的所有障礙中,沒(méi)有比‘時(shí)間’更令人沮喪的了?!薄敖忉寱r(shí)間?除非解釋存在。解釋存在?不解釋時(shí)間就不行。”

時(shí)光荏苒,惠勒日記中關(guān)于時(shí)間的條目越來(lái)越頻繁和緊迫,行文也越來(lái)越不穩(wěn)定。在一個(gè)條目中,他引用了丹麥科學(xué)家、詩(shī)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)于什么”

在他的帷幕落下之前,惠勒改變了我們對(duì)時(shí)間的理解,比他之前或自他以來(lái)的任何思想家都要徹底——這一改變是由對(duì)他弟弟的懷念所推動(dòng)的,是由痛惜所推動(dòng)的革命。

時(shí)間迷思

1905年,也就是惠勒出生的六年前,愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論。他發(fā)現(xiàn),對(duì)每個(gè)人來(lái)說(shuō),時(shí)間并不是在任何地方都以恒定的速度流逝;相反,它與觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。你移動(dòng)得越快,時(shí)間流逝得越慢。如果你能移動(dòng)得像光一樣快,你就會(huì)看到時(shí)間停止并消失。

但在愛(ài)因斯坦的發(fā)現(xiàn)之后的幾年里,量子力學(xué)的形式讓物理學(xué)家們對(duì)時(shí)間得出了相反的結(jié)論。量子系統(tǒng)由被稱為波函數(shù)的數(shù)學(xué)描述,波函數(shù)編碼了在測(cè)量時(shí)系統(tǒng)處于任何給定狀態(tài)的概率。波函數(shù)不是靜止的,它在變化,隨著時(shí)間演化。換句話說(shuō),時(shí)間是在量子系統(tǒng)之外定義的,它是一個(gè)外部時(shí)鐘,時(shí)間一秒又一秒地走著,這是對(duì)愛(ài)因斯坦的直接挑戰(zhàn)。

這就是惠勒在1930年代第一次進(jìn)入物理學(xué)舞臺(tái)時(shí)的情形——兩種理論僵持著,關(guān)于時(shí)間的本質(zhì)懸而未決。在普林斯頓大學(xué)開始他的學(xué)術(shù)生涯時(shí),惠勒說(shuō)話輕聲細(xì)語(yǔ),彬彬有禮,穿著熨得整齊的西裝和領(lǐng)帶。但在他保守的舉止背后,隱藏著一種無(wú)畏激進(jìn)的思想?;堇赵谝粋€(gè)圖書管理員的家庭長(zhǎng)大,他是一個(gè)貪婪的讀者。在與廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的棘手問(wèn)題角力時(shí),他不僅請(qǐng)教了愛(ài)因斯坦和玻爾,還參閱了亨利·詹姆斯[2]的小說(shuō)和西班牙作家安東尼奧·馬查多[3]的詩(shī)歌。旅行時(shí),他總是在手提箱里拖著一本同義詞詞典。

惠勒第一次意識(shí)到時(shí)間并不是它看上去的那樣,是1940年春天在普林斯頓大學(xué)的一個(gè)晚上。他當(dāng)時(shí)正在思考正電子(positron)。正電子是電子的個(gè)性反面(alter egos)——反粒子:同樣的質(zhì)量,同樣的自旋,等量相反的電荷。但為什么會(huì)有這樣的反面?zhèn)€性存在呢?靈感襲來(lái),惠勒給他的學(xué)生費(fèi)曼(Richard Feynman)打了個(gè)電話說(shuō):“它們都是同一個(gè)粒子!”

惠勒說(shuō),想象一下,整個(gè)宇宙中只有孤身一個(gè)電子,在時(shí)空中蜿蜒而行,它走過(guò)的軌跡如此復(fù)雜,以至于雖是一個(gè)粒子卻呈現(xiàn)出無(wú)數(shù)粒子的幻象,包括正電子在內(nèi)?;堇辗Q,正電子只是一個(gè)在時(shí)間上逆行的電子(好脾氣的費(fèi)曼在1965年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)感言中說(shuō),他從惠勒那里偷來(lái)了這個(gè)想法。)。

惠勒在1940年代參與曼哈頓計(jì)劃后,急于回到普林斯頓大學(xué)從事理論物理。然而他的回程被推遲了。1950年,他仍然糾結(jié)于未能迅速采取行動(dòng)營(yíng)救他的弟弟,于是在洛斯阿拉莫斯與物理學(xué)家愛(ài)德華·特勒(Edward Teller)一起制造了一種比原子彈更致命的武器——?dú)鋸棥?952年11月1日,惠勒登上了距離太平洋艾魯蓋拉布島(Elugelab)35英里的柯蒂斯號(hào)(S. S. Curtis)。他目睹了氫彈的引爆,其能量是摧毀廣島的那顆原子彈的700倍。試驗(yàn)結(jié)束后,艾魯蓋拉布島也完蛋了。

在洛斯阿拉莫斯的工作完成后,惠勒“愛(ài)上了廣義相對(duì)論和引力”?;氐脚c愛(ài)因斯坦的家一街之隔的普林斯頓,他在黑板前講授了關(guān)于這一主題的第一次課。廣義相對(duì)論描述了質(zhì)量如何將時(shí)空扭曲成奇怪的、我們稱之為引力的幾何?;堇障胫肋@些幾何能有多奇特。當(dāng)他把這個(gè)理論推向其極限時(shí),他被一個(gè)似乎顛覆了時(shí)間的東西迷住了。它被稱為愛(ài)因斯坦-羅森橋(Einstein-Rosen bridge),它是一條開鑿出宇宙捷徑的隧道,連接著時(shí)空中相距遙遠(yuǎn)的點(diǎn),從一頭進(jìn)去可以從另一頭出來(lái),于是人們可以以超光速或穿越時(shí)間的方式旅行。熱愛(ài)語(yǔ)言的惠勒知道,可以通過(guò)給晦澀的數(shù)學(xué)起名來(lái)賦予它們生命;1957年,他給這種扭曲的時(shí)空部分起了個(gè)名字:蟲洞(wormhole)。

存在的困惑:惠勒寫道,“我敲故我在”[4] 丨圖片來(lái)源:Corbis Images

當(dāng)他在時(shí)空中進(jìn)一步推進(jìn)時(shí),他邂逅了另一個(gè)引力反常,在那里質(zhì)量如此稠密地堆積,引力變得無(wú)限強(qiáng)大,以致時(shí)空被無(wú)限破壞了。這次同樣,他給它起了個(gè)名字:黑洞(black hole)。在這里,“時(shí)間”失去了一切意義,仿佛它起初根本就不存在?;堇諏懙?,“每個(gè)黑洞都帶來(lái)了時(shí)間的終結(jié)?!?/p>

量子宇宙

上世紀(jì)60年代,越南戰(zhàn)爭(zhēng)撕裂了美國(guó)文化的結(jié)構(gòu),惠勒其時(shí)在努力修補(bǔ)廣義相對(duì)論和量子力學(xué)之間的物理學(xué)裂縫——這個(gè)裂縫就是時(shí)間。1965年的一天,惠勒在北卡羅萊納州轉(zhuǎn)機(jī)時(shí),請(qǐng)同事布萊斯·德維特(Bryce DeWitt)在機(jī)場(chǎng)陪他幾小時(shí)。在候機(jī)大廳里,惠勒和德維特寫出了波函數(shù)的方程,惠勒稱其為愛(ài)因斯坦-薛定諤(Einstein-Schr?dinger)方程,其他人后來(lái)稱之為惠勒-德維特(Wheeler-DeWitt)方程。(德維特最后稱其為“那個(gè)該死的等式”。)

惠勒和德維特的波函數(shù)描述的不是實(shí)驗(yàn)室中四處運(yùn)動(dòng)的粒子系統(tǒng),而是整個(gè)宇宙。唯一的問(wèn)題是把時(shí)間放在哪里。他們不能置之于宇宙之外,因?yàn)楦鶕?jù)定義,宇宙至大無(wú)外。因此,盡管他們的方程成功地結(jié)合了相對(duì)論和量子理論的優(yōu)點(diǎn),但它同時(shí)描述了一個(gè)無(wú)法演化的宇宙——一個(gè)凍結(jié)的宇宙,困在一個(gè)永恒的瞬間。

惠勒對(duì)蟲洞的研究已經(jīng)表明,就像電子和正電子一樣,我們也可能有能力彎曲和打破時(shí)間之箭。與此同時(shí),他對(duì)黑洞物理學(xué)的研究使他在內(nèi)心深處懷疑時(shí)間是不存在的?,F(xiàn)在,在瑞利國(guó)際機(jī)場(chǎng)(Raleigh International Airport),這個(gè)該死的等式讓惠勒產(chǎn)生了一種揮之不去的預(yù)感:時(shí)間不可能是現(xiàn)實(shí)的基本組成部分。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō),這一定是一種頑固的幻覺(jué),是我們被困在一個(gè)只有內(nèi)部的宇宙中的結(jié)果。

惠勒確信,解開存在之謎以及時(shí)間之謎的中心線索是量子測(cè)量(quantum measurement)。他發(fā)現(xiàn),量子理論深刻的奇異之處在于這樣的事實(shí):當(dāng)一個(gè)觀察者進(jìn)行測(cè)量時(shí),他測(cè)量的不是世界上已經(jīng)存在的東西。相反,他的測(cè)量結(jié)果以某種方式將這一事實(shí)變成了現(xiàn)實(shí)——這個(gè)古怪的事實(shí),除了被稱為雙縫的令人陶醉的實(shí)驗(yàn)一次又一次證明之外,任何心智正常的人都不會(huì)買賬。它始終縈繞在惠勒的腦海。

在實(shí)驗(yàn)中,激光將單個(gè)光子發(fā)射到有兩個(gè)平行狹縫的屏幕上,然后落在另一邊的感光板上,在那里它們會(huì)留下一個(gè)光點(diǎn)。每個(gè)光子都有50%的幾率通過(guò)任何一條縫,所以經(jīng)過(guò)多次這樣的實(shí)驗(yàn)后,你會(huì)在感光板上看到兩個(gè)大的光斑,一個(gè)光斑表明通過(guò)狹縫A的光子堆積,另一個(gè)表明通過(guò)狹縫B的光子,但你沒(méi)有看到。相反,你看到的是一系列黑白相間的條紋——干涉圖案?;堇諏懙溃骸坝^察這個(gè)正在進(jìn)行的實(shí)際實(shí)驗(yàn)使量子行為變得生動(dòng)起來(lái)?!薄氨M管它在概念上很簡(jiǎn)單,但它驚人地展現(xiàn)了量子理論令人費(fèi)解的奇特之處?!?/p>

雖然聽(tīng)起來(lái)不太可能,但這種干涉圖樣只能說(shuō)明一件事:每個(gè)光子同時(shí)通過(guò)兩個(gè)狹縫。當(dāng)光子射向屏幕時(shí),它由量子波函數(shù)描述。到達(dá)屏幕時(shí),波函數(shù)分成兩部分。同一個(gè)光子的兩個(gè)版本穿過(guò)每個(gè)狹縫,當(dāng)它們出現(xiàn)在另一邊時(shí),它們的波函數(shù)會(huì)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,光被放大,在感光板上產(chǎn)生明亮條紋。在它們不同步的地方,光相互抵消,留下暗條紋。

然而,當(dāng)你試圖捕捉穿過(guò)狹縫的光子時(shí),事情愈發(fā)奇怪了。在每個(gè)狹縫后面放置一個(gè)探測(cè)器,然后再進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn),光子前后相繼。一個(gè)光斑接著一個(gè)光斑,某種圖案開始顯現(xiàn)。它并非條紋。感光板上有兩大團(tuán)光斑,每個(gè)(光斑)對(duì)應(yīng)一條狹縫。每個(gè)光子每次只走一條路徑。好像它知道自己被監(jiān)視了。

光子當(dāng)然什么都不知道。但是通過(guò)選擇系統(tǒng)的哪種屬性去測(cè)量,我們確定了系統(tǒng)的狀態(tài)。如果我們對(duì)于光子走哪條路徑不加詢問(wèn),那么它兩條路徑都經(jīng)過(guò)。我們的設(shè)問(wèn)創(chuàng)造了路徑。

惠勒想知道,同樣的想法能否擴(kuò)大尺度。我們能否設(shè)問(wèn)關(guān)于存在的起源,關(guān)于大爆炸和138億年的宇宙歷史,這能創(chuàng)造宇宙嗎?“量子原理是巨大冰山的一角,是世界的臍帶,”惠勒在1974年6月27日的日記中潦草地寫道?!斑^(guò)去現(xiàn)在和未來(lái)的聯(lián)系比我們意識(shí)到的要更緊密。”

惠勒在日記中畫了一個(gè)大寫的U字,代表“宇宙” (如下圖),左邊的頂端有一只巨大的眼睛,穿過(guò)字母的深淵,凝視著右端末梢:時(shí)間的起源。當(dāng)你從右到左跟隨U形的俯沖時(shí),時(shí)間在前進(jìn),宇宙在成長(zhǎng)。恒星形成,然后死亡,將碳的灰燼噴涌到宇宙的虛無(wú)中。在天空的某個(gè)角落,一些碳落在一顆巖態(tài)行星上,融合成一些原始黏液,生長(zhǎng),進(jìn)化,直到……一只眼睛!宇宙創(chuàng)造了一個(gè)觀察者,現(xiàn)在,通過(guò)量子測(cè)量,觀察者回看并創(chuàng)造了宇宙?;堇赵谶@幅畫下草草寫了一個(gè)說(shuō)明:“宇宙是一個(gè)自激系統(tǒng)(self-excited system)?!?/p>

惠勒的U字符:左邊的頂端有一只巨大的眼睛,穿過(guò)字母的深淵,凝視著右邊頂端——時(shí)間的起源。丨圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

惠勒知道,這幅畫的問(wèn)題在于,它與我們對(duì)時(shí)間最基本的理解相沖突。電子在時(shí)間中快速逆行,蟲洞繞開了時(shí)間的箭頭是一回事。關(guān)于創(chuàng)世和因果關(guān)系(causation)的討論完全是另一回事。過(guò)去流向現(xiàn)在,然后現(xiàn)在回過(guò)頭影響了過(guò)去?

惠勒在日記中寫道:“無(wú)論付出多少代價(jià),都必須解決這些問(wèn)題?!薄皼](méi)有任何地方比這里更能讓我努力履行我對(duì)人類的責(zé)任,對(duì)于活著的和死去的人,對(duì)于[妻子]珍妮特(Janette)和我的子孫;對(duì)于那夭折的孩子;對(duì)于喬……”他把《每日電訊報(bào)》(The Daily Telegraph)上的一份剪報(bào)粘在日記本上。標(biāo)題是:“白天越來(lái)越短。”

延遲選擇

1979年,惠勒在馬里蘭大學(xué)做了一場(chǎng)演講,提出了一個(gè)大膽的新思想實(shí)驗(yàn)(thought experiment),這一實(shí)驗(yàn)后來(lái)成為他關(guān)于時(shí)間的思想最引人注目的應(yīng)用:延遲選擇(the delayed choice)實(shí)驗(yàn)。

惠勒意識(shí)到,在光子穿過(guò)屏幕之后,有可能設(shè)置通常的雙縫實(shí)驗(yàn)(double slit experiment),使觀察者可以決定他想看到的是條紋還是光斑——也就是說(shuō),他可以創(chuàng)造一點(diǎn)實(shí)在性——在光子已經(jīng)通過(guò)雙縫屏幕之后。在盡可能最后的時(shí)刻,他可以選擇移除照相底板,露出兩個(gè)小望遠(yuǎn)鏡:一個(gè)指向左邊的狹縫,另一個(gè)指向右邊的。望遠(yuǎn)鏡可以分辨出光子穿過(guò)了哪條狹縫。但如果觀察者將底板留在原地,干涉圖案就會(huì)形成。觀察者的延遲選擇決定了光子到底走了一條還是兩條路徑,而這是在光子可能已經(jīng)走了一條或另一條路之后。

對(duì)惠勒來(lái)說(shuō),這不僅僅關(guān)乎好奇心,而是關(guān)乎宇宙存在的線索。這是他所需要的U型的機(jī)制,一種時(shí)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(gè)宇宙——由我們?cè)诋?dāng)下創(chuàng)生?;堇照f(shuō),要明白這一點(diǎn),只需把延遲選擇實(shí)驗(yàn)的尺度擴(kuò)展。想象一下光從10億光年之外的類星體向地球傳播。一個(gè)巨大的星系位于類星體和地球之間,它的引力場(chǎng)像透鏡一樣改變了光的路徑。光在星系周圍彎曲,以相等的概率從左右繞行,出于思想實(shí)驗(yàn)的目的,設(shè)想每次只有一個(gè)光子到達(dá)地球。我們?cè)俅蚊媾R著類似的選擇:我們可以在光到達(dá)點(diǎn)的中央放置一張照相底板,在那里干涉圖案會(huì)逐漸出現(xiàn),或者我們可以將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)星系的左邊或右邊,以觀察光經(jīng)過(guò)的路徑。我們的選擇決定了光子存在于兩個(gè)互斥的歷史中的某一個(gè)。就在此刻,我們自始至終決定著光子的(多條)路線——盡管事實(shí)上它的旅程始于10億年前。

觀眾席中一位名叫卡羅爾·艾利(Carroll Alley)的物理學(xué)家正聚精會(huì)神地聽(tīng)著。艾利在普林斯頓已經(jīng)認(rèn)識(shí)惠勒,他曾師從物理學(xué)家羅伯特·亨利·迪克(Robert Henry Dicke),迪克的研究小組提出了在月球上安裝鏡子的想法。

迪克和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)通過(guò)觀察地月之間微妙的引力相互作用來(lái)研究廣義相對(duì)論很感興趣,這需要非常精確地測(cè)量月球沿軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)地月間的距離。他們意識(shí)到,如果可以將鏡子安裝在月球表面,就可以將激光反射回來(lái),并計(jì)算光的回程時(shí)間。艾利成為NASA項(xiàng)目的首席研究員,并在月球上裝了三面鏡子:第一面鏡子是1969年由尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)安置的。

當(dāng)艾利聽(tīng)著惠勒的演講時(shí),他突然意識(shí)到也許可以利用測(cè)量月球反射激光相同的技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)惠勒的構(gòu)想。從月球上的鏡子返回的光信號(hào)非常微弱,艾利和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了復(fù)雜的方法來(lái)測(cè)量單個(gè)光子,這正是惠勒延遲選擇設(shè)置所要求的。

1984年,艾利和當(dāng)時(shí)也坐在觀眾席的雅庫(kù)波維奇(Oleg Jakubowicz)以及維克斯(William Wickes)一起最終完成了實(shí)驗(yàn)。正如惠勒所想象的那樣:當(dāng)下的測(cè)量可以創(chuàng)造過(guò)去。我們?cè)?jīng)以為的時(shí)間并不存在;過(guò)去并不會(huì)在未來(lái)之前不可磨滅?;堇瞻l(fā)現(xiàn),歷史——那種醞釀內(nèi)疚的歷史,那種潛伏在掩體里的歷史——居然不可能一成不變。

盡管如此,惠勒還是沒(méi)有找到基本的洞察。他知道,量子測(cè)量可以讓現(xiàn)在的觀察者創(chuàng)造過(guò)去,讓宇宙靠自舉(bootstrap)自我提升為存在。但量子測(cè)量是如何做到的呢?如果時(shí)間不屬于原始的范疇,為什么它永不停息?惠勒的日記變成了一張明信片,一遍又一遍地寫給自己??禳c(diǎn)。存在的謎題譏諷著他?!叭绻也焕^續(xù)攻克那個(gè)難題,我就不是‘我’,”他寫道?!耙坏┩O聛?lái),我就會(huì)變成一個(gè)萎縮的老人。繼續(xù)下去,我才神采奕奕?!?/p>

1988年,惠勒的健康狀況開始不穩(wěn)定;他在兩年前已經(jīng)接受了心臟手術(shù)。醫(yī)生現(xiàn)在給了他一個(gè)大限。醫(yī)生告訴他,他有望再活三到五年。在死亡的威脅下,惠勒變得沮喪起來(lái),擔(dān)心自己不能及時(shí)解開存在之謎,以彌補(bǔ)他自己在營(yíng)救弟弟上的失敗。在“道歉”的標(biāo)題下,他在日記中寫道:“要發(fā)展這些想法需要多年的工作。我——76歲了——還沒(méi)得到它們?!?/p>

幸運(yùn)的是,就像之前的科學(xué)家一樣,醫(yī)生們把時(shí)間的本質(zhì)搞錯(cuò)了?;堇盏难壑幸廊婚W爍著光芒,他孜孜不倦地研究量子力學(xué)的奧秘和奇怪的時(shí)間循環(huán)?!霸诹孔拥臉s耀背后是——羞愧,”他在1999年6月11日寫道?!盀槭裁葱呃??因?yàn)槲覀內(nèi)匀徊幻靼琢孔訌暮味鴣?lái)。量子是自我創(chuàng)造的宇宙的信號(hào)嗎?” 同年晚些時(shí)候,他寫道:“存在何為?量子何來(lái)?死亡是對(duì)提出這種問(wèn)題的懲罰嗎……”

盡管惠勒的日記揭示了一個(gè)奮力孤獨(dú)求索的人,但他的影響是廣泛的。后來(lái),斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和他在比利時(shí)魯汶大學(xué)理論物理研究所的合作者托馬斯·赫托格(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,這是惠勒延遲選擇的直系后代?;艚鸷秃胀懈裾J(rèn)為,就像來(lái)自遙遠(yuǎn)類星體的光子在無(wú)人觀察的情況下同時(shí)走多條路徑一樣,宇宙也有多種歷史。就像觀測(cè)者可以通過(guò)測(cè)量來(lái)確定光子數(shù)十億年前的歷史一樣,只有當(dāng)觀測(cè)者進(jìn)行測(cè)量時(shí),宇宙的歷史才會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。通過(guò)將量子力學(xué)定律應(yīng)用于整個(gè)宇宙,霍金舉起了惠勒那天在北卡羅萊納機(jī)場(chǎng)點(diǎn)燃的火炬,挑戰(zhàn)我們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中對(duì)時(shí)間的每一種直覺(jué)。自上而下的方法“導(dǎo)致了一種截然不同的宇宙觀,”霍金寫道,“以及因果關(guān)系”。這正是惠勒畫龍“點(diǎn)睛”時(shí)——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?!熬臀宜芟胂蟮亩?,我不可能如此合理地談?wù)摗嬖谑窃趺磥?lái)的’!他在日記中寫道?!笆O碌臅r(shí)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(shí)間——那頑固而持久的幻覺(jué)——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(shuō)家、文學(xué)批評(píng)家、劇作家和散文家。

[3] 安東尼奧·馬查多(Antonio Machado, 1875-1939):西班牙著名詩(shī)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(gè)堅(jiān)果,否則我就不是‘我’了?!?/p>

本文插圖源自: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(ài)因斯坦的草坪》(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·惠勒的回憶錄。

標(biāo)簽: 愛(ài)因斯坦 物理學(xué)家 廣義相對(duì)論

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