本文來自微信公眾號：返 （ID：fanpu2019），作者：AMANDA GEFTER對惠勒 (J. A. Wheeler) 來說，解釋時間是一場和自己的女薎賽。明信上只有兩個字：“快點。當 33 歲的物理學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）的核反應堆工作，這里負責向洛斯阿拉莫輸送钚。那是 1944 年夏末。喬在第二次世界戰(zhàn)的意大利前線作戰(zhàn)。他清楚他哥哥打算干什么。知道五年前，惠勒和丹麥理學家玻爾一起解決了核變的物理問題，不穩(wěn)定同素的元素如鈾，或者將會快被發(fā)現(xiàn)的钚，在中子的擊下，發(fā)生裂變，釋放出以想象的原子能 —— 足以夷平一座城市，結束一戰(zhàn)爭。明信片寄來后，惠以最快的速度工作，曼哈計劃（Manhattan Project）在第二年夏天完成了原子彈的制。在新墨西哥州的喬納達爾穆埃托（Jornada del Muerto）沙漠，物理學家引爆了人歷史上的第一次核爆，將 1000 英尺厚的沙子變成了玻璃。該項目的負責奧本海默（J. Robert Oppenheimer）在 10 英里外的安全大本營觀看，高山默默引用印度教經文《薄伽梵》（Bhagavad Gita）：“現(xiàn)在我成了死神，世界的毀滅者?！痹?福德，惠勒卻想著另外的：希望我沒有太晚。他還知道在佛羅倫薩附近的山上，喬已橫尸在掩體里。惠勒得知這個消息時，他潰了。他在回憶錄中自責：“人們無法逃避這樣的論，如果原子彈計劃早一開始，早一年結束，就能救 1500 萬人的生命，我弟弟喬就是其中后稷一如果我試過，我可能會影決策者。”時間。作為一物理學家，惠勒一直好奇想解開那個神秘維度的本。但現(xiàn)在，隨著喬的去世這變成了私事。惠勒的余也許一直都在與時間作斗。他的日記總是放在手邊如今藏于費城的美國哲學會圖書館的檔案中，未出），日記中揭示了一個癡的思想者令人驚嘆的肖像時刻意識到自己即將死亡陷入與時間的賽跑中，不為了回答 某個問題，而是為了回答：“為什么會存？”惠勒寫道：“在徹底察存在的所有障礙中，沒比‘時間’更令人沮喪的。”“解釋時間？除非解存在。解釋存在？不解釋間就不行?！睍r光荏苒，勒日記中關于時間的條目來越頻繁和緊迫，行文也來越不穩(wěn)定。在一個條目，他引用了丹麥科學家、人海因（Piet Hein）的話 [1]：“我真想知道這一整出戲在它演前到底關于什么”在他的幕落下之前，惠勒改變了們對時間的理解，比他之或自他以來的任何思想家要徹底 —— 這一改變是由對他弟弟的懷念所推領胡，是由痛惜所推動的革命時間迷思1905 年，也就是惠勒出生的六年前，因斯坦提出了狹義相對論他發(fā)現(xiàn)，對每個人來說，間并不是在任何地方都以定的速度流逝；相反，它觀察者的運動有關。你移得越快，時間流逝得越慢如果你能移動得像光一樣，你就會看到時間停止并失。但在愛因斯坦的發(fā)現(xiàn)后的幾年里，量子力學的式讓物理學家們對時間得了相反的結論。量子系統(tǒng)被稱為波函數的數學描述波函數編碼了在測量時系處于任何給定狀態(tài)的概率波函數不是靜止的，它在化，隨著時間演化。換句說，時間是在量子系統(tǒng)之定義的，它是一個外部時，時間一秒又一秒地走著這是對愛因斯坦的直接挑。這就是惠勒在 1930 年代第一次進入物理學舞臺時的情形 —— 兩種理論僵持著，關于時間的龍山懸而未決。在普林斯頓大開始他的學術生涯時，惠說話輕聲細語，彬彬有禮穿著熨得整齊的西裝和領。但在他保守的舉止背后隱藏著一種無畏激進的思。惠勒在一個圖書管理員家庭長大，他是一個貪婪讀者。在與廣義相對論和子力學的棘手問題角力時他不僅請教了愛因斯坦和爾，還參閱了亨利?詹姆 [2] 的小說和西班牙作家安東尼奧?馬查多 [3] 的詩歌。旅行時，他總是在手提箱里拖著一本義詞詞典?；堇盏谝淮我?到時間并不是它看上去的樣，是 1940 年春天在普林斯頓大學的一個晚。他當時正在思考正電子positron）。正電子是電子的個性反面（alter egos）—— 反粒子：同樣的質量，同的自旋，等量相反的電荷但為什么會有這樣的反面性存在呢？靈感襲來，惠給他的學生費曼（Richard Feynman）打了個電話說：“它們都同一個粒子！”惠勒說，象一下，整個宇宙中只有身一個電子，在時空中蜿而行，它走過的軌跡如此雜，以至于雖是一個粒子呈現(xiàn)出無數粒子的幻象，括正電子在內?；堇辗Q，電子只是一個在時間上逆的電子（好脾氣的費曼在 1965 年諾貝爾物理學獎的獲獎感關于中說，他從勒那里偷來了這個想法。。惠勒在 1940 年代參與曼哈頓計劃后，急弄明到普林斯頓大學從事理論理。然而他的回程被推遲。1950 年，他仍然糾結于未能迅速采取行動營他的弟弟，于是在洛斯阿莫斯與物理學家愛德華?勒（Edward Teller）一起制造了一種比原子彈更致命的武器 —— 氫彈。1952 年 11 月 1 日，惠勒登上了距離太平洋艾魯蓋拉布（Elugelab）35 英里的柯蒂斯號（S. S. Curtis）。他目睹了氫彈的引爆，其能是摧毀廣島的那顆原子彈 700 倍。試驗結束后，艾魯蓋拉布島也完蛋了在洛斯阿拉莫斯的工作完后，惠勒“愛上了廣義相論和引力”?；氐脚c愛因坦的家一街之隔的普林斯，他在黑板前講授了關于一主題的第一次課。廣義對論描述了質量如何將時扭曲成奇怪的、我們稱之引力的幾何?；堇障胫?些幾何能有多奇特。當他這個理論推向其極限時，被一個似乎顛覆了時間的西迷住了。它被稱為愛因坦-羅森橋（Einstein-Rosen bridge），它是一條開鑿出宇宙捷徑黃鳥隧道，連接著空中相距遙遠的點，從一進去可以從另一頭出來，是人們可以以超光速或穿時間的方式旅行。熱愛語的惠勒知道，可以通過給澀的數學起名來賦予它們命；1957 年，他給這種扭曲的時空部分起了個字：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當他在時空中進一步推進時，他邂了另一個引力反常，在那質量如此稠密地堆積，引變得無限強大，以致時空無限破壞了。這次同樣，給它起了個名字：黑洞（black hole）。在這里，“時間”失去了一意義，仿佛它起初根本就存在?；堇諏懙?，“每個洞都帶來了時間的終結。量子宇宙上世紀 60 年代，越南戰(zhàn)爭撕裂了美國化的結構，惠勒其時在努修補廣義相對論和量子力之間的物理學裂縫 —— 這個裂縫就是時間。1965 年的一天，惠勒在北卡羅萊納州嬰勺機時，請同事萊斯?德維特（Bryce DeWitt）在機場陪他幾小時。在候機大鵹廳里惠勒和德維特寫出了波函的方程，惠勒稱其為愛因坦-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“那個該死的等延”。)惠勒和德維特的波函數描述不是實驗室中四處運動的子系統(tǒng)，而是整個宇宙。一的問題是把時間放在哪。他們不能置之于宇宙之，因為根據定義，宇宙至無外。因此，盡管他們的程成功地結合了相對論和子理論的優(yōu)點，但它同時述了一個無法演化的宇宙 —— 一個凍結的宇宙，困在一個永恒的瞬間。惠勒蟲洞的研究已經表明，就電子和正電子一樣，我們可能有能力彎曲和打破時之箭。與此同時，他對黑物理學的研究使他在內心處懷疑時間是不存在的。在，在瑞利國際機場（Raleigh International Airport），這個該死的等式讓惠勒產生了一文子揮之不的預感：時間不可能是現(xiàn)的基本組成部分。正如愛斯坦所說，這一定是一種固的幻覺，是我們被困在個只有內部的宇宙中的結?；堇沾_信，解開存在之以及時間之謎的中心線索量子測量（quantum measurement）。他發(fā)現(xiàn)，量子理論深的奇異之處在于這樣的事：當一個觀察者進行測量，他測量的不是世界上已存在的東西。相反，他的量結果以某種方式將這一實變成了現(xiàn)實 —— 這個古怪的事實，除了被稱為縫的令人陶醉的實驗一次一次證明之外，任何心智常的人都不會買賬。它始縈繞在惠勒的腦海。在實中，激光將單個光子發(fā)射有兩個平行狹縫的屏幕上然后落在另一邊的感光板，在那里它們會留下一個點。每個光子都有 50% 的幾率通過任何一條縫，所以經過多次薄魚樣的實驗，你會在感光板上看到兩大的光斑，一個光斑表明過狹縫 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。反，你看到的是一系列黑相間的條紋 —— 干涉圖案?；堇諏懙溃骸坝^察這正在進行的實際實驗使量行為變得生動起來?！薄?管它在概念上很簡單，但驚人地展現(xiàn)了量子理論令費解的奇特之處?！彪m然起來不太可能，但這種干圖樣只能說明一件事：每光子同時通過兩個狹縫。光子射向屏幕時，它由量波函數描述。到達屏幕時波函數分成兩部分。同一光子的兩個版本穿過每個縫，當它們出現(xiàn)在另一邊，它們的波函數會重新組 —— 只是現(xiàn)在它們的部分相位不一致。在波步調致的地方，光被放大，在光板上產生明亮條紋。在們不同步的地方，光相互消，留下暗條紋。然而，你試圖捕捉穿過狹縫的光時，事情愈發(fā)奇怪了。在個狹縫后面放置一個探測，然后再進行一次實驗，子前后相繼。一個光斑接一個光斑，某種圖案開始現(xiàn)。它并非條紋。感光板有兩大團光斑，每個（光）對應一條狹縫。每個光每次只走一條路徑。好像知道自己被監(jiān)視了。光子然什么都不知道。但是通選擇系統(tǒng)的哪種屬性去測，我們確定了系統(tǒng)的狀態(tài)如果我們對于光子走哪條徑不加詢問，那么它兩條徑都經過。我們的設問創(chuàng)了路徑?；堇障胫溃?的想法能否擴大尺度。我能否設問關于存在的起源關于大爆炸和 138 億年的宇宙歷史，這能創(chuàng)造宙嗎?“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^去現(xiàn)在未來的聯(lián)系比我們意識到要更緊密。”惠勒在日記畫了一個大寫的 U 字，代表“宇宙” (如下圖)，左邊的頂端有一只巨大眼睛，穿過字母的深淵，視著右端末梢：時間的起。當你從右到左跟隨 U 形的俯沖時，時間在前進宇宙在成長。恒星形成，后死亡，將碳的灰燼噴涌宇宙的虛無中。在天空的個角落，一些碳落在一顆態(tài)行星上，融合成一些原黏液，生長，進化，直到… 一只眼睛！宇宙創(chuàng)造了一個觀察者，現(xiàn)在獵獵通過子測量，觀察者回看并創(chuàng)了宇宙?；堇赵谶@幅畫下草寫了一個說明：“宇宙一個自激系統(tǒng)（self-excited system）?！被堇盏?U 字符：左邊的頂端有一只巨的眼睛，穿過字母的深淵凝視著右邊頂端 —— 時間的起源。丨圖片來自網惠勒知道，這幅畫的問題于，它與我們對時間最基的理解相沖突。電子在時中快速逆行，蟲洞繞開了間的箭頭是一回事。關于世和因果關系（causation）的討論完全是另一回事。過去流向現(xiàn)在，后現(xiàn)在回過頭影響了過去惠勒在日記中寫道：“無付出多少代價，都必須解這些問題?！薄皼]有任何方比這里更能讓我努力履我對人類的責任，對于活的和死去的人，對于 [妻子] 珍妮特（Janette）和我的子孫；對于那夭折的巫即子；對于喬……他把《每日電訊報》（The Daily Telegraph）上的一份剪報粘在日記本上。標融吾是:“白天越來越短?！毖舆t選1979 年，惠勒在馬里蘭大學做了一場演講，提了一個大膽的新思想實驗thought experiment），這一實驗后來成為他關于時間的思最引人注目的應用：延遲擇（the delayed choice）實驗。惠勒意識到，在光子穿過幕之后，有可能設置通常雙縫實驗（double slit experiment），使觀察者可以決定他想看到土螻是條紋還是斑 —— 也就是說，他可以創(chuàng)造一點實在性 —— 在光子已經通過雙縫屏幕后。在盡可能最后的時刻他可以選擇移除照相底板露出兩個小望遠鏡：一個向左邊的狹縫，另一個指右邊的。望遠鏡可以分辨光子穿過了哪條狹縫。但果觀察者將底板留在原地干涉圖案就會形成。觀察的延遲選擇決定了光子到走了一條還是兩條路徑，這是在光子可能已經走了條或另一條路之后。對惠來說，這不僅僅關乎好奇，而是關乎宇宙存在的線。這是他所需要的 U 型的機制，一種時間規(guī)則的曲（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 —— 由我們在當下創(chuàng)生?；堇照f，鈐山明這一點，只需把延遲選擇驗的尺度擴展。想象一下從 10 億光年之外的類星體向地球傳播。一個巨的星系位于類星體和地球間，它的引力場像透鏡一改變了光的路徑。光在星周圍彎曲，以相等的概率左右繞行，出于思想實驗目的，設想每次只有一個子到達地球。我們再次面著類似的選擇：我們可以光到達點的中央放置一張相底板，在那里干涉圖案逐漸出現(xiàn)，或者我們可以望遠鏡對準星系的左邊或邊，以觀察光經過的路徑我們的選擇決定了光子存于兩個互斥的歷史中的某個。就在此刻，我們自始終決定著光子的（多條）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羅爾艾利（Carroll Alley）的物理學家正聚精會神地聽著梁渠艾利在普斯頓已經認識惠勒，他曾從物理學家羅伯特?亨利迪克（Robert Henry Dicke），迪克的研究小組提出了在月上安裝鏡子的想法。迪克他的團隊對通過觀察地月間微妙的引力相互作用來究廣義相對論很感興趣，需要非常精確地測量月球軌道運動時地月間的距離他們意識到，如果可以將子安裝在月球表面，就可將激光反射回來，并計算的回程時間。艾利成為 NASA 項目的首席研究員，并在月球上裝了三面孟槐：第一面鏡子是 1969 年由尼爾?阿姆斯特朗（Neil Armstrong）安置的。當艾利聽著惠勒的屈原講時，他突然意到也許可以利用測量月球射激光相同的技術，在實室里實現(xiàn)惠勒的構想。從球上的鏡子返回的光信號常微弱，艾利和他的團隊發(fā)了復雜的方法來測量單光子，這正是惠勒延遲選設置所要求的。1984 年，艾利和當時也坐在觀席的雅庫波維奇（Oleg Jakubowicz）以及維克斯（William Wickes）一起最終完成了實驗。正如惠勒想象的那樣：當下的測量以創(chuàng)造過去。我們曾經以的時間并不存在；過去并會在未來之前不可磨滅。勒發(fā)現(xiàn)，歷史 —— 那種醞釀內疚的歷史，那種潛在掩體里的歷史 —— 居然不可能一成不變。盡管此，惠勒還是沒有找到基的洞察。他知道，量子測可以讓現(xiàn)在的觀察者創(chuàng)造去，讓宇宙靠自舉（bootstrap）自我提升為存在。但量子測量是如何到的呢？如果時間不屬于始的范疇，為什么它永不息？惠勒的日記變成了一明信片，一遍又一遍地寫自己?？禳c。存在的謎題諷著他?！叭绻也焕^續(xù)克那個難題，我就不是‘’，”他寫道?！耙坏┩?來，我就會變成一個萎縮老人。繼續(xù)下去，我才神奕奕?！?988 年，惠勒的健康狀況開始不穩(wěn)定他在兩年前已經接受了心手術。醫(yī)生現(xiàn)在給了他一大限。醫(yī)生告訴他，他有再活三到五年。在死亡的脅下，惠勒變得沮喪起來擔心自己不能及時解開存之謎，以彌補他自己在營弟弟上的失敗。在“道歉的標題下，他在日記中寫：“要發(fā)展這些想法需要年的工作。我 ——76 歲了 —— 還沒得到它們?！毙疫\的是修鞈就像之前科學家一樣，醫(yī)生們把時的本質搞錯了?；堇盏难?依然閃爍著光芒，他孜孜倦地研究量子力學的奧秘奇怪的時間循環(huán)?！霸诹?的榮耀背后是 —— 羞愧，”他在 1999 年 6 月 11 日寫道。“為什么羞愧？因為世本們仍不明白量子從何而來。量是自我創(chuàng)造的宇宙的信號？” 同年晚些時候，他寫道：“存在何為？量子何？死亡是對提出這種問題懲罰嗎……”盡管惠勒的記揭示了一個奮力孤獨求的人，但他的影響是廣泛。后來，斯蒂芬?霍金（Stephen Hawking）和他在比利時魯汶大學理莊子物理研究所的合作托馬斯?赫托格（Thomas Hertog）一直在發(fā)展一種被稱為自上而（top-down）宇宙學的方法，這是惠勒殳遲擇的直系后代?；艚鸷秃?格認為，就像來自遙遠類體的光子在無人觀察的情下同時走多條路徑一樣，宙也有多種歷史。就像觀者可以通過測量來確定光數十億年前的歷史一樣，有當觀測者進行測量時，宙的歷史才會變成現(xiàn)實。過將量子力學定律應用于個宇宙，霍金舉起了惠勒天在北卡羅萊納機場點燃火炬，挑戰(zhàn)我們在這個過中對時間的每一種直覺。上而下的方法“導致了一截然不同的宇宙觀，”霍寫道，“以及因果關系”這正是惠勒畫龍“點睛” —— 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?象的而言，我不可能如此理地談論‘存在是怎么來’！他在日記中寫道。“下的時間不多了！”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、文學批評長蛇劇作家和散文家。[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，否文子就不是‘我’了?！北疚?圖源自：WESLEY ALLSBROOK本文原標題為：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》（Trespassing on Einstein's Lawn: A Father, a Daughter, the Meaning of Nothing, and the Beginning of Everything）—— 一本關于她的父親約翰?惠??的回憶錄?