量子引力炸场：宇宙里根本没有“时间”？| 科学世界·特辑

时间不存在了？

量子引力理论，是将相对论和量子理论整合起来的“终极理论”。1967年，量子引力理论最基本的方程，即惠勒-德威特方程（WDW方程），由两位美国物理学家约翰·惠勒（John Wheeler，1911～2008）和布莱斯·德威特（Bryce DeWitt，1923～2004）提出。WDW方程通过改写描述宇宙随时间变化过程的广义相对论公式，使其不与量子理论相矛盾。

惠勒-德威特方程展现出了一个出人意料的形态，那就是方程中代表时间的变量“t”不见了。如果对此直接解释，似乎可以说“量子引力理论暗示宇宙中不存在时间”。这究竟意味着什么？宇宙真的可能不存在时间吗？

宇宙的终极理论中，为何时间会消失呢？

惠勒-德威特方程中不包含时间t这一事实，最初被称为“时间静止问题”，曾令物理学家们感到困惑。然而，在惠勒-德威特方程中发布50多年后的今天看来，它不包含时间t，这一点根本不应该令人惊讶。相反，这个结果展示了宇宙的美丽结构。

时间因素在方程中的消失，其实表明了一个简单的事实：即便不引入时间这一变量，所有物理现象仍然可以得到完整的描述。惠勒-德威特方程揭示了宇宙中所有物理量之间的相互关系，涵盖了诸如物体位置、运动速度，乃至于宇宙的规模和密度等。在这个框架下，时间并没有被赋予特殊的地位，它仅仅是众多变量中的一员。因此，我们并不需要刻意用时间来描述物理现象。

例如，我们可以用月球绕地球旋转的圈数来表示地球公转一圈的周期；在地球上抛出球的运动轨迹，可以用球与地面之间的距离变化来描述。类似地，如果我们能掌握所有物理量之间的相互关系，就有可能不借助时间t来描绘所有的物理现象。这也是为什么在惠勒-德威特方程中，时间t这一概念消失的原因。

“时间静止问题”揭示了时间的本质

这段文字阐述了时间静止的观念。惠勒-德威特方程去除了时间变量t，因而出现了“时间静止问题”。最初这个问题引起了广泛的讨论。但现在，人们普遍认为它揭示了时间的本质——时间不过是宇宙众多参数之一。

复苏的亚里士多德思想

物理现象是最根本的，而时间不过是它的一个描述变量。亚里士多德曾经给出这样的定义：“时间是关于前后的运动的数”。

以点燃蜡烛为例，随着蜡烛缓缓燃烧变短，我们感知到的这种变化就是时间的流逝（如上图所示A）。反之，如果蜡烛没有被点燃，它将保持原样不变（如上图所示B）。在这个静止的状态下，亚里士多德认为时间并没有流逝。

虽然看似巧合，但量子引力理论在某种程度上可以视为是对亚里士多德观点的现代复兴。

除了亚里士多德的“时间是关于前后的运动的数”，很多科学家都对时间进行过思考，比如牛顿的“绝对时间”理念、玻尔兹曼主张的“熵增原理”决定了时间的方向、爱因斯坦的“绝对时间是一种幻觉”......还想知道更多关于时间的最新理论吗？欢迎阅读《科学世界》2025年第3期特辑部分——时间存在吗？

本文摘编自《科学世界》杂志2025年第3期，文章内容略有删改。

新媒体编辑 | 周濛