意大利著名物理學家卡洛·羅威利（視覺中國供圖）過去幾年裡，除了幾本有關科學史的書之外，卡洛·羅威利教授還出版過《真實與看起來的有所不同》（RealityIsNotWhatItSeems）、《七堂極簡物理課》（SevenBriefLessonsonPhysics）等完全面對大衆講述的物理學書籍。2017年，他出版了新作《時間的秩序》（TheOrderofTime），繼續用通俗、流暢，并且極具個人風格的富有詩意的語言描述每一個人關于宇宙所能問出的最基本、也最深刻的問題：時間是什麼？存在又是什麼？
兩種風格的“科普書”
物理學家直接面對大衆進行講述，這種方式雖然看起來直接，但是考慮到大多數讀者的學術水平和接受程度，作者有時就不得不改變自己慣常的表達方式，這對于作者來說，往往是一個極大的挑戰。正是出于這個原因，近年來科學家們所出版的“科普書”漸漸有了兩極分化的趨勢。有些書籍幾乎與專業書沒有區别，讓普通讀者讀來如同天書。例如牛津大學著名數學家羅傑·彭羅斯（RogerPenrose）的名著《接近真實：宇宙法則導引》（TheRoadtoReality：ACompleteGuidetotheLawsoftheUniverse），全書超過1000頁，全書公式密布，足以令大多數讀者望而卻步。而另一類，則幾乎完全抛棄了公式和術語，以白話的形式讓大衆更能接受。
以知名度來說，簡單明了的科普著作非霍金教授的《時間簡史》（ABriefHistoryofTime）莫屬，但是據說此書的初稿同樣艱深晦澀。它出版後語言簡單流暢，幾乎沒有讓人望而卻步的數學公式，實際上是編輯與霍金共同努力的結果。
相比之下，羅威利本人更像是一個文藝複興時期的意大利科學家，不僅精于物理學研究，又涉獵廣泛，精于文字，富有詩意，這讓他所出版的一系列科普書的文字風格都極為獨特，書中通俗流暢的文字風格并不是他勉強遷就讀者，而是發自内心。
《時間的秩序》延續了羅威利的風格，開篇就直指全書唯一的主題，也是作者多年來進行學術研究的核心問題：時間是什麼？這顯然是一個容易越說越讓人糊塗的問題。正如本書的标題“時間的秩序”，所謂秩序，本來就是依照時間的先後順序所确定，也就是說任何事情隻要發生，自然也就帶有一個時間的印記——想要确定事物的秩序，隻需查看蓋在其上的時間烙印即可——可是時間自身的秩序又是從何而言？從書名起，作者就試圖擾亂讀者的日常認知，甚至挑戰語言邏輯，因為時間的本質确實與人們的日常感受相差太多。
人類探尋時間之旅
時間的存在被視為理所當然，這讓人類認識時間的本質尤為困難。即便如此，從文明的開端，人類就開始探尋時間的本質。在東方神秘主義哲學中，印度教以濕婆的舞蹈象征宇宙的運轉和時間的運行；以邏輯學為基礎的西方哲學家以另一種方式探讨時間的本質，古希臘哲學家亞裡士多德認為，時間就是變化的量度。如果沒有變化，自然就沒有時間可言。也就是說，在“任何東西都沒有”的“地方”，時間的概念根本就不存在。
自亞裡士多德以後，哲學家們對于時間本質的研究和辯論大多局限于形而上學的領域而難以拿出真憑實據。而真正對時間進行精确定義，還要等到大科學家牛頓的橫空出世。正是牛頓幾乎憑着一己之力建立起輝煌的經典力學體系，讓物理學成為一門精密的學科，而“絕對時間”和“絕對空間”的概念，正是整個牛頓力學體系的基礎。
在牛頓看來，時間是絕對的、真實的、數學的。這種絕對意義的時間無法被感知，隻能被推導、觀察和計算。這種宗教意味濃烈的時間實際上隻是牛頓個人智力的産物，但是對于當代大多數人來說，這樣的概念似乎是天經地義的。
羅威利提醒人們，這樣的概念絕非自然，更不是人類“自古以來”就擁有的想法，隻是因為牛頓力學的輝煌成功，才使“絕對時間”的概念深入人心。即使是在牛頓的同時代，不同意這種觀點的也大有人在，例如物理學家萊布尼茲就認為，時間隻是事物的順序。
時間之謎一直都是人類最大的迷惑，也一直都是物理學的核心問題。究竟什麼是時間的流逝？究竟是人存在于時間之中，還是時間存在于我們自身？人類所面臨的一切問題，最終都可以歸結為對于時間的疑問：人類意識的本質，宇宙的起源，黑洞的命運……而這些問題的核心，依然是人類對于時間的無知。作為一個物理學家，羅威利将人類幾千年來對于時間本質的各種思辨，簡化為亞裡士多德與牛頓之争，也就是時間的相對性與絕對性之争。
人類對于時間的認識進一步加深，源于愛因斯坦。他在26歲和36歲分别發表的狹義和廣義相對論，揭示了時間的彈性。在狹義相對論中，所謂“鐘慢尺縮”效應，揭示了時間的流逝速度與物體的運動速度有關；而在廣義相對論中，時空成為了一個整體，它的性質與質量息息相關。空間不再是一個空蕩蕩的盒子，時間也不是遍布宇宙的鐘表走針，時空的性質取決于質量對于時空的影響。
時間可以被拉伸，也可以被扭曲。人類認識到了時間的奇妙性質。但是，時間究竟是什麼？根據廣義相對論，在山頂上的時間過得更快，而質量的存在則讓他周圍的時間流逝減慢。根據廣義相對論，物質更傾向于掉入時間流逝更緩慢的區域，這也正是引力的本質。從這個角度來說，并不存在遍布宇宙的“絕對時間”，時間具有其相對性。中标所顯示的時間t，是它測量自身“本征時間”（ProperTime）的流逝而得到的一個數字，标志着在它附近的事情發生的順序。也就是說“同時”的概念并不存在，或者說并不嚴密。地球上的人類讨論在數光年之外的星系中“此時此刻”正在發生什麼事情毫無意義，因為每個人相對的時間流逝不同，“同時”的概念隻是在距離相近、運動速度也接近的區域内才有意義。羅威利詩意地描述道，讨論“現在”并無意義，所謂貫穿宇宙的“現在”隻是一種幻覺，就如同我們能夠看到彩虹絢爛的顔色，但如果我們真的去追逐彩虹，會發現那裡并不存在各種缤紛的顔色。
問題依然存在。人類意識到了時間的相對性，但是對于時間的本質似乎仍然沒有了解。時間的洪流難道不是真實存在的嗎？事物的變遷，人的出生和死亡，乃至星系的發展，難道不正顯示出了時間的流逝嗎？在其相對性之外，這種永恒的時間洪流究竟來自何處？每個人都意識到，時間并不是一條線，而是一個具有明确方向的箭頭。正是因為有了時間之箭，人類才能夠區分過去、現在和未來，能夠區分原因和結果、記憶和希望。時間這種不容人違背的方向性來自何處？
時間之箭，是關于時間最大的謎團。第一個解開“時間之箭”之謎的，是奧地利物理學家路德維希·玻爾茲曼（LudwigBoltzmann）。玻爾茲曼認識到，時間之箭正是熱量的箭頭。熱量的流動，造成宇宙整體的混亂程度不斷增加，而衡量宇宙混亂程度的“熵”值也就不可避免地隻能增大，不可能減小，這正是時間所流動的方向。也正是這種熱力學上的區别，讓過去有别于未來。熱量流動的痕迹讓人的大腦中隻能記得過去而非未來，也注定了宇宙的未來隻能歸于死寂。
時間自身具有相對性，時間與空間的結合，性質又會被質量所影響，時間之箭其來有自，看上去通過物理學的發展，人類已經完全認識了時間的本質。但是在這本《時間的秩序》中，羅威利想要對讀者講述的内容還不止于此。作者寫道，熵值的增加，說明了整體無序性的增加，也就代表了時間的流動，但這也隻是轉移了問題，以無序性代替了時間箭頭。
為什麼我們的宇宙起源于低熵狀态，又要終結于高熵的狀态？這取決于在宏觀上，人類無法分辨的宇宙狀态的多少。事物的有序性越高，熵值也就越低；而事物越混亂，人們就越無法分辨不同狀态之間的差别，熵值也就增高。問題在于，這種宏觀狀态的描述，在微觀領域并不存在，也就是說，在微觀領域時間的箭頭消失了。時間失去了方向，因果也就沒有差别，過去與未來之間也沒有了分别，時間也就無所謂流逝與否。
消失的“時間之箭”
在《愛麗絲夢遊仙境》中，愛麗絲問道：“永遠是多長時間？”如果談論“現在”沒有意義，在微觀領域“時間”的概念也并不存在，那麼“存在”又有什麼意義？要真正探究時間和存在的本質，人們還需要深入到微觀領域繼續探索。物理學家們需要從量子力學和相對論出發，從20世紀進入到21世紀的物理學最前沿。
相對論與量子力學的結合是當代物理學研究最為艱難、也是最為重要的問題。把引力量子化，得出一個融洽的量子引力理論，将可能解釋人類所觀測到的所有物理現象，也可能為“時間”與“存在”賦予更加深刻的意義。人類雖然尚未看到這一“終極理論”出現的曙光，但目前，全世界在這個領域工作的理論物理學家們大體上分成了兩派，其中占據主流地位的是所謂的“弦論”（StringTheory）。所謂弦論，大體而言，是将量子力學和相對論應用到極小的時空領域，時空的形态也就發生了變化。時空不再是宏觀領域中連續平滑的形态，而是化為各式各樣在不斷振動的弦。
與之相對的，還有另外一派理論物理學家，他們将最初用于描述宏觀狀态的廣義相對論應用于極小的時空領域，從而得出了時空另一種完全不同的形态。這一派物理學家所使用的理論被稱為“圈量子引力”（LoopQuantumGravity）理論——本書的作者羅威利正是圈量子引力理論的創始人之一。
提出問題比解決問題更重要。羅威利并未把這本面向大衆讀者的書當作宣揚自己研究理論的工具，而是誠實地向讀者們介紹物理學在探索前沿問題時所遇到的阻礙。在理解微觀領域的“本質問題”時，物理學理論之間也存在着本質分歧。愛因斯坦眼中的時空具有彈性，是連續、光滑的實體，而從量子力學的角度看待時空，在微觀領域它又不可能保持在宏觀領域的連續狀态。所謂的“一段時間”，并不連續，而是跳躍前進，也就是說，存在着最小的時間間隔。在微觀領域，物理學家需要對時空本身進行“量子化”，所謂連續的時空，隻是一種對于真正的時空進行模拟的數學手段而已。
在羅威利所描述的量子世界裡，時間不再是連續的一塊帆布。在量子世界中的時間不再具有單一的方向性，它可以跳躍、波動和量子化……時空的量子性，還在于其自身具有不确定性，隻有在發生相互作用時才會顯示出确定的數值。那麼，時間是不是宇宙最本質的屬性？如果沒有了時間，是不是一切存在也都失去了意義？羅威利解釋并非如此。因為宇宙的本質并不在于永遠不發生變化的“物體”，而是在于不斷變化的“事件”，宇宙因為變化而存在着。羅威利相信，時間是變化的量度，但是即使沒有時間，物理學也依然會存在，變化依然會發生。1967年，第一個沒有時間的量子引力學公式惠勒－戴維特方程（Wheeler-DewittEquation）出現，它不以時間為量度，而是描述事物之間的相對變化。
如果沒有了時間，人們所談論的過去、現在和未來自然也都失去了意義。人們日常所讨論的“真實”和“存在”似乎也都失去了意義。時間究竟是什麼？人們仍然會想起愛因斯坦在悼念自己的摯友貝索時的發言：“現在，他又比我先行一步，離開了這個奇怪的世界。但這并不意味着什麼。對于我們笃信物理學的人來說，過去、現在和未來之間的區别不過是一種幻覺而已，盡管這種幻覺有時還很頑固。”
時間究竟是一種頑固的幻覺，還是一種“真實的存在”，它怎樣影響着人們對于宇宙的感知？這個問題還沒有答案。而羅威利帶領着讀者領略了人類探索時間之謎的曆程之後，在全書的結尾處，他充滿激情和詩意地寫道：“人是其自身的曆史。我們就是時間的流逝。”——也許我們所探索的時間之謎，就是我們自己。