科学阶梯丨《时间简史》背后另一种宇宙观

一部部科学经典著作，犹如人类文明史上璀璨的里程碑，奠定了现代科学基石，铺就了人类进步的阶梯。今天，让我们一起走近《从存在到演化》，探寻宇宙演化的另一种可能。

几乎每个人都听说过霍金的《时间简史》——这本“宇宙畅销书”让无数人第一次用想象力穿越黑洞与宇宙边界，追问时间的奥秘。

但很少有人知道，在科学思想的另一端，还有一部堪称《时间简史》“姊妹篇”的重量级著作——普里戈金的《从存在到演化》。

普里戈金，比利时物理化学家、诺贝尔化学奖得主

霍金在《时间简史》中认为时间有开端也会有末日，而普里戈金认为时间无始也无终。如果说《时间简史》让我们相信宇宙存在终极规则和对称性，普里戈金则以同样的科学深度和哲学激情，给出了另一种答案：世界的本质是持续不断的生成、演化与变化。

《时间简史》

背后的另一种宇宙观

《时间简史》这本书用充满想象力的笔触，让无数人第一次用科学的视角穿越宇宙的起源、黑洞与时间的边界。对大多数读者来说，宇宙的演化仿佛是嵌在一个不变的广袤空间中，而“时间”似乎只是万物变化的背景板。

电影《星际穿越》截图，影片充分展现了理论计算中的黑洞模型

但普里戈金在《从存在到演化》中强调，现代宇宙学已经揭示：整个宇宙本身也处于持续的生成和变化之中。尽管时间自古以来就是动力学和相对论讨论的核心，物理学却始终未能充分解释“时间的单向性”。在经典力学和量子力学中，时间常常被当作一个“几何参数”处理，这些理论的基本方程在时间反演（t→-t）下都是对称的。

换句话说，无论过去还是将来，在理论上都是等价的，这导致物理学形成了一种“静止的世界观”——过去与未来并无本质区分，世界仿佛凝固于一种不变的结构之中。

这种思想可以追溯到西方科学起源时期，米利都学派、拉格朗日等早期思想家均将自然界理解为单一、永恒不变的体系。

约瑟夫·拉格朗日

然而，在现实生活中，我们每天都能见到时间不可逆的现象。例如，两种液体混合后总会趋于均匀，而不会自发分离，时间的单向性显而易见。

但这些现象长期被主流物理学当作“初始条件的特殊结果”，没有纳入基本理论之中。传统物理学在很长时间内有意回避了“时间的箭头”这一根本性问题。

时间与不可逆性

才是宇宙的主角

在经典物理学里，时间常被当作几何参数，物理定律对时间的反演是对称的，过去和将来似乎可以互换，变化只是表象。然而普里戈金认为，随着20世纪科学的发展，不可逆性不是物理世界的“意外”或“例外”，而是宇宙的基本特征和生命的起点。不可逆过程和可逆过程一样真实和根本。不可逆性不仅仅是对动力学定律的近似修正，而是要求我们以全新的视角理解物质世界的演化。

普里戈金认为，曾经人们坚信微观世界的“简单性”，但这种观念已经过时了。当代科学正在经历一次深刻的变革。传统的“伽利略科学观”把世界当作与我们无关的对象，试图用一种“外部凝视”的方式描述物质世界，并且在历史上取得了巨大成功。

伽利略（Galileo Galilei, 1564-1642）是意大利著名的物理学家、天文学家和科学革命的奠基人，他以实验和数学方法开创了现代科学的基础

然而，这种方法的局限性正在显现。为了推动科学前进，我们不仅要研究对象本身，更要重新认识自身在观察和描述世界过程中的地位。普里戈金强调，这并不意味着我们要回到主观主义，而是需要把科学的认知和生命的特征联系起来——活的系统和无生命世界有着本质区别。

正如玻尔也曾提醒，科学描述不能脱离某些原始概念，我们不得不从一个宏观级别的描述开始，但是测量的结果会反过来影响这个宏观级别的描述。例如，生命系统天然地感知时间的流逝，实验表明，即便最简单的单细胞生物也具备这种对“过去”和“未来”的分辨能力。书中的耗散结构理论使我们现在能在物理学和化学的基础上发现这个时间方向性的根源。这个发现反过来又以自治的方式证明我们认为自己所具有的对时间的感觉是合理的。

更进一步，书中最引人注意的新成果之一是出现了一个所谓的“第二时间”，这个时间深深扎根于微观的动力学级别上的涨落现象之中。这个新的时间不再如经典力学或量子力学中的时间那样是一个简单的参数，而是有点像量子力学中用来表征物理量的一个算符。

从科学到文化：

新的时间观与人类意义的觉醒

普里戈金将科学对时间的新理解延伸到哲学、文化和人类社会的广阔领域。西方文明本质上是“以时间为中心的”，但经典物理学的“无时间”世界观却与人类对变化、进化、历史的真实体验格格不入。

从康德（Kant）到怀特海（Whitehead）的整个哲学史，要么企图为消除这个困难而引入另一个实在性（如康德的实体世界），要么与决定论相反，采用时间和自由起着基本作用的新的描述方式。理解时间问题不仅仅是科学的挑战，更是文化和哲学的必答题。

康德与怀特海

哪怕是经典物理学，甚至扩展到量子力学和相对论，也只能为我们提供关于时间进化的非常粗糙、贫乏的模型。传统物理学的决定论法则认为，只要掌握了系统在某一时刻的状态，原则上就能预测过去和未来，但现实中远非如此。

实际上，现在并不“包含”过去和将来，即便在物理学中，我们也只能预测各种可能的未来方案，而非确定的结果。正因为如此，科学探索就像一场冒险，人类既是观察者，也是参与者。

科学经典推荐

《从存在到演化》

【比利时】 普里戈金 著

《从存在到演化》用浅显易懂的语言诠释最复杂的时间问题，在国际上影响广泛，被誉为讨论时间演化史的革命性著作。书中探讨了不可逆性以及时间在描述物质世界变化过程中的作用，试图将生物学和物理学整合在一起，把必然性和偶然性统一起来，在科学与人文、西方文化和东方文化之间搭建新的桥梁，展现出宽广的视野和对物质世界统一性的坚定信念。

来源：“北京大学出版社”公众号