對惠勒 (J. A. Wheeler)來說，解釋時間是一場和自己的競賽。
明信片上隻有兩個字：“快點。”
當33歲的實體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，這裡負責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的意大利前線作戰。他很清楚他哥哥打算幹什麼。他知道五年前，惠勒和丹麥實體學家玻爾一起解決了核裂變的實體問題，不穩定同位素的元素如鈾，或者将會很快被發現的钚，在中子的轟擊下，發生裂變，釋放出難以想象的原子能——足以夷平一座城市，結束一場戰争。
明信片寄來後，惠勒以最快的速度工作，曼哈頓計劃（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德爾穆埃托（Jornada del Muerto）沙漠，實體學家引爆了人類曆史上的第一次核爆，将1000英尺厚的沙子變成了玻璃。該項目的負責人奧本海默（J. Robert Oppenheimer）在10英裡外的安全大學營觀看，他默默地引用印度教經文《薄伽梵歌》（Bhagavad Gita）：“現在我成了死神，世界的毀滅者。”在漢福德，惠勒卻想着另外的事：希望我沒有太晚。他還不知道在佛羅倫薩附近的山腰上，喬已橫屍在掩體裡。
當惠勒得知這個消息時，他崩潰了。他在回憶錄中自責道：“人們無法逃避這樣的結論，如果原子彈計劃早一年開始，早一年結束，就能挽救1500萬人的生命，我弟弟喬就是其中之一。如果我試過，我可能會影響決策者。”
時間。作為一名實體學家，惠勒一直好奇地想解開那個神秘次元的本質。但現在，随着喬的去世，這變成了私事。
惠勒的餘生也許一直都在與時間作鬥争。他的日記總是放在手邊（如今藏于費城的美國哲學學會圖書館的檔案中，未出版），日記中揭示了一個癡迷的思想者令人驚歎的肖像，時刻意識到自己即将死亡，陷入與時間的賽跑中，不是為了回答 某個問題，而是為了回答：“為什麼會存在？”
惠勒寫道：“在徹底洞察存在的所有障礙中，沒有比‘時間’更令人沮喪的了。”“解釋時間？除非解釋存在。解釋存在？不解釋時間就不行。”
時光荏苒，惠勒日記中關于時間的條目越來越頻繁和緊迫，行文也越來越不穩定。在一個條目中，他引用了丹麥科學家、詩人海因（Piet Hein）的話[1]：
“我真想知道
這一整出戲
在它演出前
到底關于什麼”
在他的帷幕落下之前，惠勒改變了我們對時間的了解，比他之前或自他以來的任何思想家都要徹底——這一改變是由對他弟弟的懷念所推動的，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，愛因斯坦提出了狹義相對論。他發現，對每個人來說，時間并不是在任何地方都以恒定的速度流逝；相反，它與觀察者的運動有關。你移動得越快，時間流逝得越慢。如果你能移動得像光一樣快，你就會看到時間停止并消失。
但在愛因斯坦的發現之後的幾年裡，量子力學的形式讓實體學家們對時間得出了相反的結論。量子系統由被稱為波函數的數學描述，波函數編碼了在測量時系統處于任何給定狀态的機率。波函數不是靜止的，它在變化，随着時間演化。換句話說，時間是在量子系統之外定義的，它是一個外部時鐘，時間一秒又一秒地走着，這是對愛因斯坦的直接挑戰。
這就是惠勒在1930年代第一次進入實體學舞台時的情形——兩種理論僵持着，關于時間的本質懸而未決。在普林斯頓大學開始他的學術生涯時，惠勒說話輕聲細語，彬彬有禮，穿着熨得整齊的西裝和領帶。但在他保守的舉止背後，隐藏着一種無畏激進的思想。惠勒在一個圖書管理者的家庭長大，他是一個貪婪的讀者。在與廣義相對論和量子力學的棘手問題角力時，他不僅請教了愛因斯坦和玻爾，還參閱了亨利·詹姆斯[2]的小說和西班牙作家安東尼奧·馬查多[3]的詩歌。旅行時，他總是在手提箱裡拖着一本同義詞詞典。
惠勒第一次意識到時間并不是它看上去的那樣，是1940年春天在普林斯頓大學的一個晚上。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：同樣的品質，同樣的自旋，等量相反的電荷。但為什麼會有這樣的反面個性存在呢？靈感襲來，惠勒給他的學生費曼（Richard Feynman）打了個電話說：“它們都是同一個粒子！”
惠勒說，想象一下，整個宇宙中隻有孤身一個電子，在時空中蜿蜒而行，它走過的軌迹如此複雜，以至于雖是一個粒子卻呈現出無數粒子的幻象，包括正電子在内。惠勒稱，正電子隻是一個在時間上逆行的電子（好脾氣的費曼在1965年諾貝爾實體學獎的獲獎感言中說，他從惠勒那裡偷來了這個想法。）。
惠勒在1940年代參與曼哈頓計劃後，急于回到普林斯頓大學從事理論實體。然而他的回程被推遲了。1950年，他仍然糾結于未能迅速采取行動營救他的弟弟，于是在洛斯阿拉莫斯與實體學家愛德華·特勒（Edward Teller）一起制造了一種比原子彈更緻命的武器——氫彈。1952年11月1日，惠勒登上了距離太平洋艾魯蓋拉布島（Elugelab）35英裡的柯蒂斯号（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。試驗結束後，艾魯蓋拉布島也完蛋了。
在洛斯阿拉莫斯的工作完成後，惠勒“愛上了廣義相對論和引力”。回到與愛因斯坦的家一街之隔的普林斯頓，他在黑闆前講授了關于這一主題的第一次課。廣義相對論描述了品質如何将時空扭曲成奇怪的、我們稱之為引力的幾何。惠勒想知道這些幾何能有多奇特。當他把這個理論推向其極限時，他被一個似乎颠覆了時間的東西迷住了。它被稱為愛因斯坦-羅森橋（Einstein-Rosen bridge），它是一條開鑿出宇宙捷徑的隧道，連接配接着時空中相距遙遠的點，從一頭進去可以從另一頭出來，于是人們可以以超光速或穿越時間的方式旅行。熱愛語言的惠勒知道，可以通過給晦澀的數學起名來賦予它們生命；1957年，他給這種扭曲的時空部分起了個名字：蟲洞（wormhole）。
存在的困惑：惠勒寫道，“我敲故我在”[4] 丨圖檔來源：Corbis Images
當他在時空中進一步推進時，他邂逅了另一個引力反常，在那裡品質如此稠密地堆積，引力變得無限強大，以緻時空被無限破壞了。這次同樣，他給它起了個名字：黑洞（black hole）。在這裡，“時間”失去了一切意義，仿佛它起初根本就不存在。惠勒寫道，“每個黑洞都帶來了時間的終結。”
量子宇宙
上世紀60年代，越南戰争撕裂了美國文化的結構，惠勒其時在努力修補廣義相對論和量子力學之間的實體學裂縫——這個裂縫就是時間。1965年的一天，惠勒在北卡羅萊納州轉機時，請同僚布萊斯·德維特（Bryce DeWitt）在機場陪他幾小時。在候機大廳裡，惠勒和德維特寫出了波函數的方程，惠勒稱其為愛因斯坦-薛定谔（Einstein-Schrödinger）方程，其他人後來稱之為惠勒-德維特（Wheeler-DeWitt）方程。(德維特最後稱其為“那個該死的等式”。)
惠勒和德維特的波函數描述的不是實驗室中四處運動的粒子系統，而是整個宇宙。唯一的問題是把時間放在哪裡。他們不能置之于宇宙之外，因為根據定義，宇宙至大無外。是以，盡管他們的方程成功地結合了相對論和量子理論的優點，但它同時描述了一個無法演化的宇宙——一個當機的宇宙，困在一個永恒的瞬間。
惠勒對蟲洞的研究已經表明，就像電子和正電子一樣，我們也可能有能力彎曲和打破時間之箭。與此同時，他對黑洞實體學的研究使他在内心深處懷疑時間是不存在的。現在，在瑞利國際機場（Raleigh International Airport），這個該死的等式讓惠勒産生了一種揮之不去的預感：時間不可能是現實的基本組成部分。正如愛因斯坦所說，這一定是一種頑固的幻覺，是我們被困在一個隻有内部的宇宙中的結果。
惠勒确信，解開存在之謎以及時間之謎的中心線索是量子測量（quantum measurement）。他發現，量子理論深刻的奇異之處在于這樣的事實：當一個觀察者進行測量時，他測量的不是世界上已經存在的東西。相反，他的測量結果以某種方式将這一事實變成了現實——這個古怪的事實，除了被稱為雙縫的令人陶醉的實驗一次又一次證明之外，任何心智正常的人都不會買賬。它始終萦繞在惠勒的腦海。
在實驗中，雷射将單個光子發射到有兩個平行狹縫的螢幕上，然後落在另一邊的感光闆上，在那裡它們會留下一個光點。每個光子都有50%的幾率通過任何一條縫，是以經過多次這樣的實驗後，你會在感光闆上看到兩個大的光斑，一個光斑表明通過狹縫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。相反，你看到的是一系列黑白相間的條紋——幹涉圖案。惠勒寫道：“觀察這個正在進行的實際實驗使量子行為變得生動起來。”“盡管它在概念上很簡單，但它驚人地展現了量子理論令人費解的奇特之處。”
雖然聽起來不太可能，但這種幹涉圖樣隻能說明一件事：每個光子同時通過兩個狹縫。當光子射向螢幕時，它由量子波函數描述。到達螢幕時，波函數分成兩部分。同一個光子的兩個版本穿過每個狹縫，當它們出現在另一邊時，它們的波函數會重新組合——隻是現在它們的部分相位不一緻。在波步調一緻的地方，光被放大，在感光闆上産生明亮條紋。在它們不同步的地方，光互相抵消，留下暗條紋。
然而，當你試圖捕捉穿過狹縫的光子時，事情愈發奇怪了。在每個狹縫後面放置一個探測器，然後再進行一次實驗，光子前後相繼。一個光斑接着一個光斑，某種圖案開始顯現。它并非條紋。感光闆上有兩大團光斑，每個（光斑）對應一條狹縫。每個光子每次隻走一條路徑。好像它知道自己被監視了。
光子當然什麼都不知道。但是通過選擇系統的哪種屬性去測量，我們确定了系統的狀态。如果我們對于光子走哪條路徑不加詢問，那麼它兩條路徑都經過。我們的設問創造了路徑。
惠勒想知道，同樣的想法能否擴大尺度。我們能否設問關于存在的起源，關于大爆炸和138億年的宇宙曆史，這能創造宇宙嗎?“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。“過去現在和未來的聯系比我們意識到的要更緊密。”
惠勒在日記中畫了一個大寫的U字，代表“宇宙” (如下圖)，左邊的頂端有一隻巨大的眼睛，穿過字母的深淵，凝視着右端末梢：時間的起源。當你從右到左跟随U形的俯沖時，時間在前進，宇宙在成長。恒星形成，然後死亡，将碳的灰燼噴湧到宇宙的虛無中。在天空的某個角落，一些碳落在一顆岩态行星上，融合成一些原始黏液，生長，進化，直到……一隻眼睛！宇宙創造了一個觀察者，現在，通過量子測量，觀察者回看并創造了宇宙。惠勒在這幅畫下草草寫了一個說明：“宇宙是一個自激系統（self-excited system）。”
惠勒的U字元：左邊的頂端有一隻巨大的眼睛，穿過字母的深淵，凝視着右邊頂端——時間的起源。丨圖檔來自網絡
惠勒知道，這幅畫的問題在于，它與我們對時間最基本的了解相沖突。電子在時間中快速逆行，蟲洞繞開了時間的箭頭是一回事。關于創世和因果關系（causation）的讨論完全是另一回事。過去流向現在，然後現在回過頭影響了過去？
惠勒在日記中寫道：“無論付出多少代價，都必須解決這些問題。”“沒有任何地方比這裡更能讓我努力履行我對人類的責任，對于活着的和死去的人，對于[妻子]珍妮特（Janette）和我的子孫；對于那夭折的孩子；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。标題是:“白天越來越短。”
延遲選擇
1979年，惠勒在馬裡蘭大學做了一場演講，提出了一個大膽的新思想實驗（thought experiment），這一實驗後來成為他關于時間的思想最引人注目的應用：延遲選擇（the delayed choice）實驗。
惠勒意識到，在光子穿過螢幕之後，有可能設定通常的雙縫實驗（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，他可以創造一點實在性——在光子已經通過雙縫螢幕之後。在盡可能最後的時刻，他可以選擇移除照相底闆，露出兩個小望遠鏡：一個指向左邊的狹縫，另一個指向右邊的。望遠鏡可以分辨出光子穿過了哪條狹縫。但如果觀察者将底闆留在原地，幹涉圖案就會形成。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走了一條或另一條路之後。
對惠勒來說，這不僅僅關乎好奇心，而是關乎宇宙存在的線索。這是他所需要的U型的機制，一種時間規則的彎曲（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宇宙——由我們在當下創生。
惠勒說，要明白這一點，隻需把延遲選擇實驗的尺度擴充。想象一下光從10億光年之外的類星體向地球傳播。一個巨大的星系位于類星體和地球之間，它的引力場像透鏡一樣改變了光的路徑。光在星系周圍彎曲，以相等的機率從左右繞行，出于思想實驗的目的，設想每次隻有一個光子到達地球。我們再次面臨着類似的選擇：我們可以在光到達點的中央放置一張照相底闆，在那裡幹涉圖案會逐漸出現，或者我們可以将望遠鏡對準星系的左邊或右邊，以觀察光經過的路徑。我們的選擇決定了光子存在于兩個互斥的曆史中的某一個。就在此刻，我們自始至終決定着光子的（多條）路線——盡管事實上它的旅程始于10億年前。
觀衆席中一位名叫卡羅爾·艾利（Carroll Alley）的實體學家正聚精會神地聽着。艾利在普林斯頓已經認識惠勒，他曾師從實體學家羅伯特·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。
迪克和他的團隊對通過觀察地月之間微妙的引力互相作用來研究廣義相對論很感興趣，這需要非常精确地測量月球沿軌道運動時地月間的距離。他們意識到，如果可以将鏡子安裝在月球表面，就可以将雷射反射回來，并計算光的回程時間。艾利成為NASA項目的首席研究員，并在月球上裝了三面鏡子：第一面鏡子是1969年由尼爾·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）安置的。
當艾利聽着惠勒的演講時，他突然意識到也許可以利用測量月球反射雷射相同的技術，在實驗室裡實作惠勒的構想。從月球上的鏡子傳回的光信号非常微弱，艾利和他的團隊開發了複雜的方法來測量單個光子，這正是惠勒延遲選擇設定所要求的。
1984年，艾利和當時也坐在觀衆席的雅庫波維奇（Oleg Jakubowicz）以及維克斯（William Wickes）一起最終完成了實驗。正如惠勒所想象的那樣：當下的測量可以創造過去。我們曾經以為的時間并不存在；過去并不會在未來之前不可磨滅。惠勒發現，曆史——那種醞釀内疚的曆史，那種潛伏在掩體裡的曆史——居然不可能一成不變。
盡管如此，惠勒還是沒有找到基本的洞察。他知道，量子測量可以讓現在的觀察者創造過去，讓宇宙靠自舉（bootstrap）自我提升為存在。但量子測量是如何做到的呢？如果時間不屬于原始的範疇，為什麼它永不停息？惠勒的日記變成了一張明信片，一遍又一遍地寫給自己。快點。存在的謎題譏諷着他。“如果我不繼續攻克那個難題，我就不是‘我’，”他寫道。“一旦停下來，我就會變成一個萎縮的老人。繼續下去，我才神采奕奕。”
1988年，惠勒的健康狀況開始不穩定；他在兩年前已經接受了心髒手術。醫生現在給了他一個大限。醫生告訴他，他有望再活三到五年。在死亡的威脅下，惠勒變得沮喪起來，擔心自己不能及時解開存在之謎，以彌補他自己在營救弟弟上的失敗。在“道歉”的标題下，他在日記中寫道：“要發展這些想法需要多年的工作。我——76歲了——還沒得到它們。”
幸運的是，就像之前的科學家一樣，醫生們把時間的本質搞錯了。惠勒的眼中依然閃爍着光芒，他孜孜不倦地研究量子力學的奧秘和奇怪的時間循環。“在量子的榮耀背後是——羞愧，”他在1999年6月11日寫道。“為什麼羞愧？因為我們仍然不明白量子從何而來。量子是自我創造的宇宙的信号嗎？” 同年晚些時候，他寫道：“存在何為？量子何來？死亡是對提出這種問題的懲罰嗎……”
盡管惠勒的日記揭示了一個奮力孤獨求索的人，但他的影響是廣泛的。後來，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和他在比利時魯汶大學理論實體研究所的合作者托馬斯·赫托格（Thomas Hertog）一直在發展一種被稱為自上而下（top-down）宇宙學的方法，這是惠勒延遲選擇的直系後代。霍金和赫托格認為，就像來自遙遠類星體的光子在無人觀察的情況下同時走多條路徑一樣，宇宙也有多種曆史。就像觀測者可以通過測量來确定光子數十億年前的曆史一樣，隻有當觀測者進行測量時，宇宙的曆史才會變成現實。通過将量子力學定律應用于整個宇宙，霍金舉起了惠勒那天在北卡羅萊納機場點燃的火炬，挑戰我們在這個過程中對時間的每一種直覺。自上而下的方法“導緻了一種截然不同的宇宙觀，”霍金寫道，“以及因果關系”。這正是惠勒畫龍“點睛”時——他自己創造的宇宙——一直所追求的。
2003年，惠勒還在追尋存在的意義。“就我所能想象的而言，我不可能如此合理地談論‘存在是怎麼來的’！他在日記中寫道。“剩下的時間不多了！”
2008年4月13日，在紐澤西州的海茨城（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。
#娛兔迎春#