好久没聊烧脑的话题了，今天咱们来讨论一个困扰着一代代的哲学家和科学家的问题：时间是什么？

1955年3月，爱因斯坦最好的朋友贝索（Michele Besso）去世，听闻噩耗，爱因斯坦提笔给贝索的家人写了一封慰问信。信中有一段话：“现在他比我先离开了这个陌生的世界。这没有意义。对于像我们这样相信物理学的人来说，过去、现在和未来之间的区别只是一种错觉，尽管是一种持久的错觉。” 在写完这封慰问信之后的一个月，爱因斯坦于4月18日辞世，享年76岁。

“For people like us who believe in physics, the separation between past, present and future has only the importance of an admittedly tenacious illusion”

爱因斯坦的这段话，后来也被认为浓缩为一句话：时间是错觉。那么时间究竟是不是一种错觉呢？宇宙的终点又在哪里呢？今天咱们就来聊聊这背后的故事。

如果我给你这样三个短句：一个人死了；他结婚了；他诞生了。让你排列成一个合乎情理的人生故事，相信所有人都能够给出正确的顺序。就好像人类天生就有时间感，正所谓：欲入坟冢，先出子宫。从来不会出现倒着来的情况。在我们的感知中，时间是一直向前进的，似乎没有终点，也没有尽头。日出日落就是一天，地球绕太阳一圈是一年。时间是能够实实在在感受到的，但又是看不见摸不着的。

● 福利尼时间实验

1989年，NASA曾经主导过一个疯狂的时间实验：让一名受试者在一个没有时间概念的、封闭的地下洞穴中，带满一段时间。原计划是210天，但是实验进行到130天就被迫终止了。

洞穴的所在位置是美国新墨西哥州，位于地下30英尺，约9.14米。看不到任何阳光，也听不到任何来自地面的声音。实验人员在洞穴内搭建了一个18平方米的住房，温度为恒定的23摄氏度，非常适合人类居住。里面有生活所需的所有物品，有大量的书籍，可供受试者阅读。

但唯一没有任何计时工具，受试者也无法感知白天和黑夜。起初，三盏灯是房间里唯一的电器。房间里还有一个摄像头，受试者会被24小时监控。除此之外，她还可以通过仪器检测体温、血压、心率等生理特征。需要定期将自己的血样、尿样通过一个系着绳子的罐子送到外界用以检测。如果受试者实在坚持不下去了，可以用一个按钮通知外界，中断实验。实验结束后，受试者将会获得一笔丰厚的奖金。

一开始有20多人报名参与实验，最终一位名叫做斯蒂芬妮.福利尼（Stefania Follini）的27岁女性被选中。Follini是来自意大利的室内设计师。NASA选中她的原因是她内向的性格和自律能力。实验小组认为她在密闭空间中的心理承受能力要比其他人强。

1989年1月13日，Follini正式入住这个地洞。起初，也许是出于对新环境的好奇。Follini每天可以通过阅读、跳健美操、做柔道运动、整理房间等活动来打发时间，作息也很有规律。每天会睡8-10个小时，两次睡眠之间会吃2-3顿饭。可随着时间的流逝，Follini的生物钟开始错乱了。她有时候只睡了2个小时就起来了，有时候能一下子睡上一整天，清醒的时常也能达到20多个小时。为了保证实验能够进行下去，实验人员给Follini补充了一些“物资”，分别是一把吉他，一台没有时间显示但可以玩类似纸牌等简单游戏的电脑，还给了她两只老鼠作为宠物。Follini可以通过电脑和外界实验小组的工作人员进行沟通。就这样实验进行到了第90天，虽然Follini表示自己一切都还好，但是，实验人员通过摄像头，已经发现了Follini的异样。她每天都看起来很阴沉，不怎么看书了，也不怎么和老鼠玩了，只是机械性地操作着电脑。有时候一连几天也不怎么吃东西，只喝水，然后倒头就睡，睡上一天才起来。

在实验到达100天的时候，工作人员发现她的月经已经混乱了。尽管尝试给她输送一些维生素等必备药品，但是她的身体依然在一天天垮掉，以肉眼可见的速度在消瘦。实验进行到120天的时候，Follini已经和刚进入洞穴时判若两人，目光呆滞，不吃东西，也不和外面的人员交流。有时候一连几个小时，就盯着洞穴的一个角落一动也不动。

工作人员担心再继续这样下去，她有可能丧命。于是，在实验进行到130天的时候，叫停了实验。

1989年5月22日，Follini从洞穴里出来的那天，包括科学家和记者在内的无数人，都围在洞口旁，一同见证了她的重生。

重见天日的福利尼欣喜若狂，面对记者她说出了这样一句话：

130天里，Follini的体重减轻了7.7公斤。免疫系统、肌肉力量和骨骼中的钙水平都出现了不同程度的降低。当被问道，她觉得她在洞穴里呆了多少天时，Follini的回答是2个月左右吧。但事实上Follini已经在洞里呆了超过4个月了。虽然她拿到了大笔的奖金，但此后的很长一段时间里，她都极度缺乏安全感，变得容易发呆，疑神疑鬼。她说她不建议任何人再去参加这样的实验，因为这种无时间的感受是“挥之不去”的。

事实上，NASA最初设计这场实验的目的并不是想要证明时间是幻觉，而是想要研究，人类在长期隔离的情况下，身体各项指标的变化。毕竟在星际探索的过程中，宇航员动辄就需要在太空舱里待上几个月，甚至将近一年的时间。如何避免各种身体不适，是太空项目中不得不考虑的一个问题。

可实验结果却从另一个角度证明了，人类对于时间的感知是来自于外界参考事物的变化的。比如太阳，月亮，星辰，昼夜变化就是我们感知时间的重要依据。并且研究人员还推断说，即使是在洞穴中放置一个时钟，Follini能看到时钟上的时间，这个实验结果也不会有多大的变化。这说明，没有外界参考物，钟表上的时间不过是一串毫无意义的数字。NASA时间实验的结论，恰巧证明了2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出的时间观。

● 亚里士多德的时间观

西方思想史上最早的经典时间观，是亚里士多德在公元前300多年前，在他的著作《物理学》一书中提出的。用一句话概括，亚里士多德认为“时间就是运动的量度。” 在他看来，时间并不是绝对存在的东西，而是依赖于事物的变化。比如说，一颗子弹从出膛到命中目标花费了0.1秒，这0.1秒就是对射出到击中之间所产生的变化的度量。如果世界上没有运动，也就没有时间。

有人可能会问了，不对啊，我晚上躺在床上，房间里一片漆黑，没有任何变化，为什么我还是能感觉到时间的流逝？亚里士多德说，运动也包括内心的波澜。他在《物理学》一书中写道：如果周围一团漆黑，身体几乎什么都感觉不到，但心里有些想法在改变，我们仍然会认为时间在流逝。

时间与运动联系在一起，体现了其客观性，但亚里士多德认为，时间也有主观性的一面。比如说我们出神或者非常专注地做一件事的时候，就会感觉时间过得非常快。尽管亚里士多德的时间观放在今天来看依然是非常朴素和直观的，但是在17世纪，另一位物理界大咖的出现彻底颠覆了亚里士多德时间观在科学界的地位。

● 牛顿的绝对时间

1687年，牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出了“绝对时间的概念”。牛顿认为，时间是绝对的，独立于事物及其变化的。就算宇宙空无一物，就算物体一成不变，甚至灵魂也凝滞了，时间仍然会按其固有的节奏流逝。牛顿的绝对时间观是对亚里士多德时间观的革命。牛顿力学的成功，使绝对时间和绝对空间的假设成为近代很长一段时间以来时空观的主宰。牛顿的时空观中，时间是均匀流逝的实体，没有开始和结束。物质在时空中运动、变化，时间与空间各自独立，它们都与物质无关，而且时空标准始终不变。牛顿在物理方程中，用t表示时间。此后，以牛顿定律为基础的现代物理学公式中，都包含T。

但事实上，牛顿的时空观，在当时遭到过很多科学家的反对。德国数学家、哲学家莱布尼茨（Leibniz）就是其中的代表人物之一。据说，莱布尼茨原本的名字中是有一个字母t的（Leibnitz），但就是因为他坚信牛顿所说的绝对时间t并不存在，所以硬生生的把自己名字中的字母t给去掉了。

到了20世纪初，爱因斯坦坦创立相对论，时空观又生巨变。

● 爱因斯坦的时间观

我们在高中物理课上都学到过一个原理：光速不变。这个在如今看来常识一般的定律却在几百年前困扰了科学家们很长一段时间。

我们知道物体的运动速度是相对的。比如说，一个人在一辆以每秒80米的速度前行的火车里，沿着火车行进的方向以每秒1米的速度行走。那么月台上的人看到火车里的人的移动速度就是每秒80+1米。按常理，光速也应该是如此。可是1887年，美国物理学家迈克尔孙和莫雷进行的一场实验却让整个物理学界陷入了迷思。

19世纪，科学界流行着一种“以太”学说，它是随着光的波动理论发展起来的。那时，人们对于光的本性知之甚少，认为和机械波一样，光的传播也是需要介质的，这种介质就被命名为“以太”。科学家们把这种无处不在的“以太”看作绝对惯性系，也就是绝对静止的。

地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，那么势必会遇到每秒30公里的“以太风” 迎面吹来。由此推断，在地球上测量的话，迎着地球公转方向的光和在后面追赶地球的光，应该有c+v和c-v的速度变化。可是迈克尔孙-莫雷实验的结果却表明了，不论地球运动的方向和光的射向一致或相反，光到达地球的时间都是一样，也就是“光速不变”。就相当于月台上的人测光速，和高速行驶的火车里的人测光速，得出的数值都是一样的。迈克尔孙-莫雷实验做了几十年，实验的环境和条件改变了很多次，但是结论永远是一样的。这怎么可能呢？

1887年，迈克尔孙和莫雷首次进行实验时，爱因斯坦只有9岁，彼时的他正在痴迷的玩着父亲送给他的罗盘。迈克尔孙-莫雷的实验结果让物理学界一片哗然，各路物理学家都纷纷跑出来尝试做出解释，但是没有一条解释是从根本上讲的通的，因为所有的解释都是建立在牛顿的绝对时空观上的。

时间来到了20世纪初，物理学界也迎来了新旧两个世纪的交接。

1902年6月，大学毕业后一直没有找到工作的爱因斯坦在朋友的介绍下，进入瑞士伯尔尼专利局，成为一个整日与专利申请书打交道的小公务员。作为钟表大国，瑞士的很多专利申请都与时钟的校准技术有关。当时火车的性能正在快速提升，人们发现这个钢铁怪物竟然比马车跑得快，并且不知疲倦，只要不停地给它吃煤，它就能不停地跑。彼时欧洲的各个城市之间还没有统一的时间标准，每个地方都有自己的时间。过去只有马车的时候，问题并不大，从一个城市到另外一个城市，只需要把自己的钟表根据当地的时刻调整一下就行了。可是如今火车普及了，情况就不一样了。

火车跑得那么快，如果两个城市之间的钟表时间不一致的话，搞不好，不该出发的火车出发了，同一个铁轨上跑的火车可能就会撞在一起，这可绝对不是一件小事。于是跟远距离对时有关的技术发明和专利申请就异常火爆。就这样，爱因斯坦在日复一日地处理这类专利申请材料的过程中，开始对“时间”这个概念耿耿于怀。时间来到了1905年，这一年被称为物理学的「奇迹年」。因为这一年爱因斯坦的大脑就像是被上帝吻了一样，他连续发表了 5 篇论文，每篇论文都犹如一颗核弹，引爆了科学界。

1905年5月的一天，爱因斯坦在上班途中路过市中心著名的伯尔尼钟楼，听到整点的钟声响起，突然产生了灵感。他思考着，如果自己以光速远离钟楼，那身后的钟会怎样计时呢？因为钟反射的光也是以光速前进的，所以它不可能追上爱因斯坦。也就是说爱因斯坦后来看到的时钟都是他离开的那一瞬间的样子，指针不再转动，时间看起来就像是停在那一刻。但同时，爱因斯坦自己带的手表仍在继续正常计时。瞬间爱因斯坦想通了迈克尔孙-莫雷实验的结果：光速不变，是因为时间是可变的。与地球运动方向一致或相反的光，会在同一时间到达地球，是因为它们中，有的时间变慢了。

1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，认为绝对时间不存在。速度越快，时间就越慢，这就是时间膨胀。这种变慢可以理解成，如果你在高速飞行的飞船里做体操，那我在地面上看到的你就是在做慢动作。可你自己感觉时间确实在正常流逝的。10年后，爱因斯坦又创立了广义相对论，把万有引力纳入了相对论的框架。广义相对论表明，引力越大，时间流逝速度就越慢，这也是时间膨胀。

● 原子钟实验

相对论刚刚被提出时，很多人都感到不可思议，甚至有人说，相对论就是讨了光速的便宜。因为由相对论得出的结论都要在速度接近光速时才会被明显感觉到。可光速那么快，人造物的速度远远不及光速，谁知道对错呢？

1971年，两位较真的物理学家约瑟夫·哈弗勒Joseph Hafele和Richard Keating理查德·基廷利用5台铯原子钟做了一次相关的实验，虽然人造物的速度赶不上光速，但使用超高精度的仪器还是可以看出差异的。这场实验中，将4台原子钟放进飞机里，另外一台留在地面上的美国海军天文台。

随后让飞机在赤道附近环球飞行，一次沿地球自转的方向向东飞，一次逆着地球自转的方向向西飞。每次飞行时间大约是3天，最后比较飞机上的原子钟和地面原子钟的时间差异。原子钟作为人类目前最先进的计时工具，精度达到了2000万年误差一秒，用它来测量时间的变动，再合适不过了。

之所以让飞机一个向东飞一个向西飞，是为了让顺着地球自转方向飞行的飞机获得更快的速度。这样两次飞行之间的速度差距就会变大，方便观测。刚才我们提到，根据狭义相对论，速度越快，时间越慢。那么沿着地球自转方向飞行的飞机，理论上，要比地面上的原子钟走的慢。

另外，根据广义相对论，引力越小，时间越快。飞机上的原子钟处于高空，受到的引力更小，理论上，时间就会比地面上的原子钟要快。这场实验中，高空中高速飞行的飞机，将爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论都纳入了考虑范围。那么实验结果是怎样的呢？

经过了数天的飞行，向东飞的飞机上的原子钟比地面平均慢了59纳秒左右。向西飞的飞机上的原子钟比地面时间快了273纳秒左右。实验开始之前，Hafele哈弗勒和Keating基廷还计算出了引力效应和速度效应对时间影响的预估值。事实证明 ，实验结果和预估值还是非常接近的，爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论都得到了验证。

如果把实验中飞机的飞行速度以及高度都往上拔一拔，你就会发现，那不就是卫星吗？事实上，原子钟正是GPS导航卫星的核心部件之一，它需要根据相对论进行时钟校对，否则导航卫星上的时间每天要比地面快38微秒。这38微妙乍听之下好像没什么。但要知道在卫星导航系统中，1纳秒的时间误差将导致0.3米的距离误差。38微秒将导致GPS给出的位置误差每天累计到11公里左右。这样精度的GPS怕是没人敢用，一导就给导沟里去了。

● 宇宙的尽头是毁灭

爱因斯坦把时间看作第四维，与三维的空间一起组成了四维时空。从此，时间这个概念开始变得越来越模糊，越来越神秘。时间不再像牛顿所描述的那样绝对，而成为了爱因斯坦口中的一个可变量。爱因斯坦告诉我们，并不存在一个统一的时间，时间非常非常多，时空中的每一个点都有自己的时间，时间可慢可快。这个时候，人们开始思考，如果再更进一步的话，有没有可能改变时间流逝的方向，让时间倒流，使破镜重圆，覆水重收呢？听起来是一个浪漫的假象，可是很快就有物理学家跳出来说了，这不符合热力学第二定律。

热力学第二定律又被称为“熵增定律”，很多人说，这是全宇宙最绝望的定律。它的大致意思是在一个封闭的系统内，热量总是从高温物体流向低温物体，从有序走向无序。熵表示的是事物的混乱程度，熵值越大，混乱程度越高。如果没有外界向系统输入能量的话，那么熵增的过程是不可逆的，当熵达到最大值时，系统会出现严重混乱，最后走向死亡。

熵增定律可以用来解释生活中的很多现象。比如说为什么你新买的手机，用着用着会变卡。为什么你整齐的卧室，几天后必然会变乱。为什么一家经营越久、疏于管理的公司，会越来越人浮于事、效率低下。万事万物都有一个从有序走向无序的过程，这个过程就叫做：熵增。熵增定律中，自然界存在一种客观的、趋向无序的时间流逝方向，叫作热力学时间。这个时间是不可能倒流的。就像往一个装着清水的玻璃杯里，滴了一滴墨水，很快墨水就扩散到了杯子的每一个角落。 墨水从一个有序的聚集状态，变成了一个无序的、混乱分布的状态。你不可能让已经扩散的墨水再重新凝聚。

如果用熵增定律来看待宇宙发展的话，假设宇宙是一个孤立的系统，随着时间的流逝，宇宙的熵会不断增加，当熵增加到最大限度时，宇宙中的其它能量全部都会转化成热能，到了那个时候，宇宙中所有的地方，所有的物质，它们的温度都是相同的，处于一个热平衡状态。这时候的宇宙会变成一个沉寂安静的宇宙，没有物质运动，没有能量，生命全部消亡。这个状态被称为“热寂”。熵增定律中，宇宙的尽头不是铁岭，而是毁灭。

不过实际情况也许并没有这么悲观。因为很多人都知道熵增定律，却很少有人提到庞加莱重现。

● 宇宙是一场轮回

宇宙热寂论一经提出就让很多科学家们感到不舒服，也不断有学者对其发起诘难，但始终无法对其证伪。直到有人注意到了庞加莱重现。庞加莱重现是由法国物理学家，数学家，哲学家 亨利.庞加莱（Henri Poincaré）提出的。它表述了一件事情：微观粒子的运动，即使十分的复杂混乱，但终有一天会回到初始状态。

就比如说，一个密闭的瓶子里有一个不断运动的原子，原子的初始位置是点a，那么在之后的运动过程中，这个原子终有一刻会再次回到点a的位置。如果瓶子里的原子变为两个，初始位置分别是点a和点b，那么总有那么一刻，它们会同时回到自己原来的位置。即使瓶子里，原子的数量不断增加，结果也是一样。庞加莱的出现说明了系统由有序向无序的单向发展是一个宏观过程，但在亚原子世界不成立。

而我们的世界就是由微观粒子构成的。宇宙中大概有10的80次方个原子。宇宙之所以每时每刻都在变化，是因为每时每刻宇宙中原子的运动状态不同。如果把宇宙比作一个超大号的密封瓶子，既然瓶子里的原子可以回到最初的状态，那么宇宙这个整体是否能够被不断复原呢？答案当然是可以的。而且我们已经通过单一原子无规则运动回到过去某一个时刻的概率，推算出了宇宙回归到过去某一状态所需的时长，是10^(10^(10^(10^2·08)))年，不用去纠结这个时间有多长了，因为这就是个天文数字。

大致是10的10次幂的10次幂的10次幂量级。虽然“庞加莱重现”所需的时间长到无法想象，长到宇宙现有的年龄与之相比就约等于0，但是我们不能否认它发生的概率，只要满足重现的前提条件，它就有可能发生。

而“庞加莱重现”用通俗的话说就是，宇宙可能会出现“轮回”。在无限遥远的未来，宇宙可能会恢复成一个“奇点”开始下一次大爆炸，或许我们早已不是第一次相见，在宇宙的“轮回”中，每一次的人生都是重蹈覆辙。原来真的像爱因斯坦所说的，过去、现在、未来只是一种错觉。

重现发生时，已经消失的事物会再度出现，已经逝去的人会重新出现在我们身边，但是由于所有生命的记忆和感知都可能一并恢复到对应时刻的状态，所以重现后的生物可能并不会感知到重现已经发生。也正因为如此，有人猜测，“庞加莱重现”其实早已经发生过无数次了。

2018年，奥地利维也纳大学的研究人员成功在一套多粒子量子系统中证实了“庞加莱重现”现象，并将研究成果发表在了《Science》期刊上。“轮回”这个在不同宗教神学中，经常被提到的概念，如今被科学家们在实验室中证实了。这也许就是科学带给我们的温度。当你的生命走到尽头时，但当你的亲人离世时，你不必再为此感到无尽的痛苦和悲伤，因为在未来的某一天，你终将睁开双眼，重新拥抱你最爱的人。