方块宇宙是一种怎样的存在？

方块宇宙

为了更容易将时空路径可视化，我要来介绍方块宇宙（block universe）的概念。这是一种简单而深入的方法，能够帮助读者建立空间与时间的统整化图像。

将宇宙想象成一个巨大的方形盒子。接着，如果我们想加上时间的维度，该怎么办？这会产生一个总共有四个维度的时空，称为“方块宇宙”。由于我们无法想象四个维度的模样，如果要使这个构想具有实用性，就必须进行一些显而易见的简化：我们牺牲其中一个空间维度，将三维空间压扁成二维空间，成为方块宇宙中的侧切面。于是垂直于该切面由左至右的第三个维度就可以用来作为时间轴。可以把它想成一条巨大的切片吐司，每一片都是整个宇宙在某一刻的快照，连续的切片对应到连续的时间。这不是一种非常精确的讲法，因为宇宙空间是三维而非二维，但它确实是一种将时间轴可视化的有效方法。图7.2显示了这种模拟如何帮助我们想象方块宇宙。

这张图简洁之处在于，宇宙中某时某处所发生的事件，都可以用方块中的某一点（图7.2中的x）来表示。更重要的是，我们得以看见时间整个在我们面前展开——与风景（landscape）对照，这是一种时景（timescape）——无论过去或未来的所有事件，都在这永恒而静态的方块宇宙中共存。

但是，方块宇宙是否与现实相关，或者只是一个有用的可视化工具？我们如何将这个静态的时空模型与时间“流”的真实感受做连结？物理学家有两种方法来看待这件事。常识告诉我们，我们的“现在”是一片空间切面，过去的宇宙在切面左侧区域，未来的宇宙在右侧。这种看待宇宙整体存在的观点，将时间的过去、现在和未来整个展开并静置在我们面前，这在实际上不可能发生，因为我们不能自外于自己的宇宙。我们的“现在”在时间轴上由左向右移动，从这个瞬间变换到下一个，从这片吐司到下一片，像在电影中不断变换的画面。

另一种方法是扬弃任何关于当下的概念，让过去、现在和未来同时存在，所有曾经发生过或终将发生的事件都在方块宇宙中并列。在这种物理图像中，未来不但已经命定，也已经存在，跟过去一样无法改变。

事实上，方块宇宙已经远不只是一种便利的可视化方式。爱因斯坦的相对论描述真实的宇宙空间与时间彼此交织，而这种交织必然会带来上述观点。试想两个个别事件A与B，两者之间可能有或没有因果关系，其中A在B之前发生于不同地点。在爱因斯坦出现之前，根据人类对空间和时间的理解，会认为A与B之间的空间距离与时间距离彼此并不相干，而且所有观察者量测的结果都相同。

然而爱因斯坦已经揭示，两位进行相对运动的观察者，对时间与距离这两个物理量的测量结果都不一致。但若将这两者结合成“时空”，我们会发现，方块宇宙里所有观察者所测得这两个事件之间的单一“距离”都会一致，这个距离是空间与时间的综合体。只有在“时空”里，我们才会得到某些一致的绝对数值。这在相对论中相当关键。当然，在本章里引起我们兴趣的不是这些，我只是觉得应该提一下，说明方块宇宙并非只是因为好玩而被编造出来。

方块宇宙中所有时间共存，时光旅行的概念似乎变得更可能实现。假如我们回到过去某个特定的时刻，在当时的人看来，我们是从他们的未来进入他们的现在。对他们来说，未来与现在一样真实。更何况，我们的“现在”哪有比他们的更特别？我们不能宣称我们所处的当下才是真正的“现在”，而他们只是自以为生活在“现在”。如果我们想象，时光旅人从未来来到现在拜访我们；对他们来说，我们才是过去。所以，我们的未来和过去（事实上是所有时间）必定一起存在，而且同样真实。这正是方块宇宙模型所告诉我们的。