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红眼树蛙,靠近哥斯达黎加的阿雷纳尔火山。摄影:Ben Roberts/Panos Pictures
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时间是一种实体[译]

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最近更新: 2024年8月13日 下午12:19
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时间是一种实体

它并非仅仅是背景、幻觉或者是一个从其他现象中涌现出的产品,时间实际上拥有可以在实验室中具体测量的物理尺寸。

红眼树蛙,靠近哥斯达黎加的阿雷纳尔火山。摄影:Ben Roberts/Panos Pictures
红眼树蛙,靠近哥斯达黎加的阿雷纳尔火山。摄影:Ben Roberts/Panos Pictures

想象一个没有时间的宇宙似乎很难,但这并不是因为时间是个技术复杂或哲学上难以捉摸的概念。更根本的原因在于:要想象无时间状态,就得通过时间的流逝。即便是在想象没有时间的时候,你也能感受到时间在你思考转换、心脏为大脑输送血液、以及周围的图像、声音和气味变化中悄然流动。时间这个概念似乎从未停歇。你甚至可能觉得自己被卷入了它不断前行的织物中,感受着宇宙的聚合与分离。但真的是这样理解时间吗?

阿尔伯特·爱因斯坦认为,我们对过去、现在和未来的体验不过是“一种固执的持续幻觉”。艾萨克·牛顿则认为,时间不过是生活的背景。热力学定律则将时间视为熵和热量。在现代物理学史上,还没有一个广为接受的理论将动态、方向性的时间观作为基础。从运动定律到分子和物质的属性,我们对自然的基本描述似乎都处于一个时间并非真正流逝的宇宙中。然而,近期在不同领域的研究开始表明,时间的流动可能比许多物理学家原先认为的更加重要。

一种名为“组装理论”的新物理学观点认为,动态的、有方向的时间观是真实而基本的。这一理论认为,宇宙中由生命创造的复杂物体,如微生物、计算机和城市,不可能脱离时间而存在:它们的存在必须依赖于时间的流动。从这个视角看,时间的流逝不仅是生命演化和我们体验宇宙的内在特性,它还是宇宙本身不断运动的物质基础。时间是一种实体,它有着与空间相似的物理维度,并且可以在实验室的分子层面进行测量。

20 世纪,时间与空间的统一极大改变了物理学的发展轨迹,为我们思考现实打开了新的视角。那么,时间与物质的统一在我们这个世纪又将带来什么新的可能性呢?当时间变成一个实体,会发生什么?

在牛顿的理论中,时间是不变的。他的运动定律和重力定律描述了物体如何在空间中改变位置,而在这其中,时间被视为恒定不变的背景。在牛顿的观点中,时间虽然在流逝,却永远不会改变。这种对时间的理解在现代物理学中仍然存在——即使在量子力学的波函数中,时间也只是一个背景元素,并非基本特征。但在爱因斯坦看来,时间并非绝对。它相对于每个观察者而言。他把我们感受到的时间流逝描述为“一个顽固而持久的幻觉”。爱因斯坦理论中的时间是钟表的滴答测量出的时间;空间则是尺子上的刻度所测量的距离。爱因斯坦通过研究钟表的滴答和尺子刻度的相对运动,将空间和时间的测量概念融合成一个统一的结构,即我们所说的“时空”。在这个结构中,空间无限,所有点同时存在。但按照爱因斯坦的说法,时间也具有这种特性,这意味着所有的时间——无论是过去、现在还是未来——都同样真实。这一理论有时被称为“块状宇宙”,它包含了空间和时间中的一切已发生和将要发生的事情。如今,多数物理学家支持这一块状宇宙的观点。

但在块状宇宙的理论甚至成形之前,它就已经出现了裂痕。早在 19 世纪初,也就是爱因斯坦提出时空概念近一个世纪之前,像 Nicolas Léonard Sadi Carnot 和其他物理学家就已经开始质疑时间仅仅是一个背景或幻觉的看法。这种对时间的质疑一直持续到 19 世纪,那时物理学家如 Ludwig Boltzmann 开始关注新技术带来的问题:发动机。

虽然发动机可以通过机械手段制造出来,但物理学家们并不完全清楚它们的运作原理。牛顿力学是可逆的,而发动机却不是。就像牛顿描述的太阳系,无论时间向前还是向后流动,其运行都是一样的。但如果你开着汽车耗尽了油,你无法让发动机倒转运行,回收已经产生的热量,或者让燃烧掉的燃料“复原”。当时的物理学家怀疑,发动机肯定遵从某些未知的定律。他们发现,发动机的运作离不开时间的流逝和方向性。发动机通过利用温度差,将热量从温暖部分转移到冷却部分。随着时间的推移,温度差减小,发动机能做的“工作”也越来越少。这正是卡诺提出的热力学第二定律(也称为熵定律)的核心,后由玻尔兹曼用统计学方法解释了这一定律。该定律阐述了随着时间的推进,发动机能完成的有效“工作”逐渐减少。你需要不时为汽车加油,而熵总是在增加。

那么,我们真的存在于一个不将时间作为基本特质的宇宙中吗?

这种理解在考虑发动机或其他复杂系统时很有意义,但对单个粒子而言却无用。谈论单个粒子的温度是无意义的,因为温度用于量化许多粒子的平均动能。在热力学定律中,时间的流动和方向性是作为众多物体行为的一种涌现性质来考虑的,而不是作为一个背景或幻象。虽然热力学理论指出时间应具有方向性,但这并非其基本属性。在物理学中,被称为“基本”的性质是那些不能用其他术语来描述的性质。因此,在热力学中的时间箭头被认为是“涌现”的,因为它可以用更基本的概念,如熵和热量来解释。

查尔斯·达尔文生活在卡诺的蒸汽机时代和爱因斯坦的块状宇宙出现之间,是首批明确认识到生命必须在时间中存在的科学家之一。在他的著作《物种起源》(1859) 的最后一句中,他优雅地表达了这个观点:“当这个星球依据万有引力的定律继续运行时,从极其简单的开始,无尽且美妙的生命形式已经并且仍在不断演化。”达尔文所描述的“无尽形式”的出现,只能在一个存在时间并且时间具有明确方向的宇宙中被解释。

在过去几十亿年里,生命从单细胞生物演化为复杂的多细胞生物。它从简单的社群发展成拥挤的城市,如今甚至可能在其他星球上复制其生命。这些变化需要时间,因为它们只能通过自然选择和进化的过程实现。

我们认为,达尔文的见解还可以更深入。进化不仅准确描述了不同生命形式间的变化,它实际上做的远不止于此:它是我们宇宙中唯一能创造与生命相关的物体的物理过程。这包括细菌、猫和树,甚至还有火箭、手机和城市等。这些物体不会无端自发地出现,尽管一些现代物理学的普及说法可能会这么宣称。它们不是偶然的产物,而是需要过去的“记忆”才能在现在被创造出来。它们必须随着时间的推移而逐渐形成——而这个时间是持续向前发展的。然而,根据牛顿、爱因斯坦、卡诺、玻尔兹曼等人的理论,时间要么不存在,要么仅是一个衍生的概念。

物理学和进化论的时间尺度是不相容的。这种不一致之处之前并不明显,因为物理学和进化论研究的是不同种类的对象。物理学,尤其是量子力学(Quantum Mechanics),主要研究的是简单基本的对象,如标准模型中的夸克、轻子和力载子粒子。这些基本粒子由于其简单性,不需要宇宙有“记忆”就可以创造出来(前提是有足够的能量和资源)。这里的“记忆”可以理解为构建一个特定对象所需的行动或过程的记录。然而,当我们转向研究进化的学科,比如化学和生物学,就会发现它们研究的对象太复杂,不能仅凭能量和材料就立即大量生成。这些复杂的生物结构需要经过时间的积累和“记忆”的累积才能形成。正如达尔文所指出的,有些生物结构只能通过进化过程,挑选“记忆”中的特定记录来形成。

这种时间尺度的不兼容引发了一系列问题。为了解决这些问题,尤其是为了解释生命的本质,我们必须从根本上改变物理学对时间的理解方式。虽然现行的量子力学理论能解释分子的某些特性,比如稳定性,但它们不能解释 DNA、蛋白质、RNA 以及其他大型复杂分子的存在。同样,虽然热力学第二定律解释了时间的箭头和生物体能量转换的过程,但它未能解释时间的方向性,也就是说,在进化的漫长时间里,生物体以无尽的形态构建,而生物圈却看不到任何终结平衡或热死亡的迹象。量子力学和热力学虽然对理解生命的某些方面是必要的,但它们还不足以全面解释生命现象。

正是这些问题促使我们发展了一种新的思考时间物理的方式,我们称之为“装配理论”。这种理论试图描述一个分子或分子组合——构成生命的基本元素——存在所需的“记忆”量。在装配理论中,我们通过关注构建一个分子(或多个分子)所需的最少“记忆”,将这种“记忆”作为分子特性在时间上的度量。装配理论通过将时间作为仅能通过进化过程出现的对象的一个属性,来量化自然选择的过程。

我们开始研究这个新的物理学理论,是从探讨生命如何通过化学变化而产生的角度出发。生命的化学过程是一种组合作用:原子结合成分子,每增加一次结合,可能的分子组合就随之增加。这些组合大约由 92 种自然界中存在的元素构成。化学家估计,这些元素可以组合成高达 10 的 60 次方(1 后面跟 60 个零)不同的分子。为了发挥作用,每种组合都需要复制数十亿次 — 想想即使形成一个单细胞,更不用说一个昆虫或一个人,都需要多少分子。复制任何复杂对象都需要时间,因为组装过程的每一步都涉及在庞大的组合空间中进行选择,以确定哪些分子将实际形成。

当生命存在时,似乎总会出现这种组合空间。

例如,考虑细胞内用作催化剂的大分子蛋白质。这些蛋白质由较小的分子建筑单元——氨基酸组成,它们组合成通常长度在 50 到 2000 个氨基酸之间的长链。如果从 20 种常见的构成蛋白质的氨基酸中,组装出每一种可能的 100 个氨基酸长的蛋白质,那么结果不仅能填满我们的宇宙,还能填满 1023 个这样的宇宙。

照片由 Donna Enriquez/Flickr 提供

想象所有可能的分子构成的宇宙,这是一件难以理解的事情。我们可以用乐高积木来类比:假设你有一组乐高积木,如果只有两块,那么你能搭建的组合就很有限。但如果你有成千上万块积木,就像乐高的泰姬陵模型那样,拥有 5,923 块积木,那么你可以搭建的组合数量就会变得无比庞大。如果你的目标只是按照说明书搭建泰姬陵,那么你的选择就会受到限制;但如果你可以自由发挥,用这 5,923 块积木搭建任何东西,那么可能的构造就会出现“组合爆炸”——每增加一个积木块,搭建的可能性就成指数级增长。如果你每秒钟拼接两个已经搭建的乐高结构,你也无法在宇宙的年龄内搭建出所有可能的、与乐高泰姬陵套装同等大小的物体。事实上,任何由一些基本构件组合而成的空间都具有这一特点。这包括所有可能的由化学元素构成的类细胞结构、所有可能的由不同细胞类型组成的生物、所有可能的由单词或语句构成的语言,以及所有可能的由各种指令集构成的计算机程序。这里的规律是,生命的存在总是伴随着巨大的组合空间。也就是说,当可能性如此之大以至于宇宙只能选择其中的一小部分来实现时,生命的迹象就变得明显。组装理论就是为了正式表述这一观点。在组装理论中,物体是通过组合其他物体构建而成的,就像你用尺子测量物体的空间大小一样,组装理论提供了一个度量——称为“组装指数”(assembly index),用来衡量一个物体在时间维度上的“大小”。

在这个类比中,乐高泰姬陵套装相当于一个复杂的分子。复制一个特定的物体,如乐高套装,需要在所有可能物体的范围内进行选择,这并非随机过程。也就是说,在建造过程的每个阶段,都需要从可能的大量组合中选择特定的物体或物体集合。除了选择,还需要“记忆”:为了组装特定的新物体,已存在的物体中需要储存信息,这通过一系列有限时间内可以完成的步骤来实现,就像搭建乐高泰姬陵所需的步骤一样。更复杂的物体需要更多的“记忆”才能诞生。

在组装理论中,物体会通过自然选择的过程随着时间变得越来越复杂。随着物体变得更复杂,它们独有的组成部分增加,这也就意味着所需要的“局部记忆”会增加。这种“局部记忆”实际上是指物体被自然选择“发现”并随后被重复制造的一连串事件。例如,在探究生命起源的研究中,化学家们会研究分子如何结合成活体。一个化学系统要想自然演变成“生命”,它必须能够通过形成或催化能自我维持的化学反应网络来自我复制。但问题是,这个化学系统怎么知道要组合哪些成分呢?在这些分子网络中,我们可以看到“局部记忆”的作用,这些网络的分子已经“学会”了如何以特定的方式化学结合。随着需要的记忆量增加,一个物体偶然形成的可能性几乎为零,因为没有被选择的其他组合太多了。一个物体,无论是乐高积木组成的泰姬陵模型还是一个分子网络,都只能通过记忆和构造过程来制造和再次制造。然而,记忆并不是无处不在,而是存在于特定的时间和空间。这意味着,一个物体只能在有局部记忆的地方制造出来,这种记忆能指导选用哪些部分、放在哪里以及何时放置。

在组装理论中,“选择”是指在所有可能组合中出现的那些。这通过对象的复制数量和复杂性来正式描述。复制数量或浓度是化学和分子生物学中的一个概念,指在一定体积空间内存在的某种分子的副本数量。在组装理论中,复杂性和复制数量同样重要。只存在一个副本的高度复杂分子并不重要。组装理论关注的是那些复制数量高的复杂分子,因为这表明这种分子是通过进化过程产生的。这种复杂性测量也称为对象的“组装指数”。这个指数与储存指导对象组装所需的物理记忆量有关,它在时间上标定了从简单到复杂的方向。而且,尽管记忆必须存在于环境中才能使对象存在,但在组装理论中,记忆也是对象本身的一个内在物理特性。实际上,记忆本身就是那个对象。

生命就像是由一层层的对象相互构建而成的——就是一层层对象构建着另一层对象。有些对象是相对较近期才出现的,例如由有机氟化合物制成的合成“永久化学品”(参见)。还有些对象则早在几十亿年前就存在了,例如能够进行光合作用的植物细胞(参见)。不同对象在时间上的存在深度各不相同。这种时间深度直接关联到对象的组装指数(assembly index)和复制数量,我们可以把这两者结合起来,形成一个被称为“组装”(Assembly)或 A 的量。组装数(Assembly number)越高,意味着该对象在时间上的深度越深。

在实验室中,为了测量一个对象的组装,我们会对其进行化学分析,计算出它包含了多少个特定分子的副本。接着,我们通过计算它所含部件的数量来推断出该对象的复杂程度,即其分子组装指数。这些分子部件,比如蛋白质链中的氨基酸,通常是通过确定对象的分子组装指数——一个理论上的组装数字来推断的。但我们所做的不仅仅是理论推断。我们实际上是通过三种可视化技术——质谱法、红外光谱法和核磁共振(NMR)光谱法——来“计数”对象的分子组成部分。令人瞩目的是,我们在分子中计算出的组件数量与其理论上的组装数相匹配。这意味着我们可以直接用标准实验室设备来测量对象的组装指数。

一个高组装数——既高组装指数又高复制数量——表明它能够被其环境中的某物可靠地制造。这可能是一个细胞制造的高组装分子,如蛋白质,或者是一个化学家制造的具有更高组装值的分子,如抗癌药物紫杉醇(paclitaxel)。具有高复制数的复杂对象并非随机出现,而是经过演化或选择的结果。它们不是通过一系列偶然的相遇而形成的,而是通过时间的选择,特别是在特定的时间深度下。

这就像把 5923 个乐高泰姬陵积木块扔到空中,期待它们能够自发地组合在一起。

这个概念十分难以理解。即便是化学家,也觉得这个想法难以捉摸。人们容易认为复杂的分子是通过与环境偶然相互作用而形成的。但在实验室里,这种偶然相互作用更多的时候会产生“焦油”,而不是结构复杂的物体。焦油对化学家来说像是一场噩梦,它是一种混杂着各种无法单独辨认的分子的混合物。在研究生命起源的实验中,这种现象尤为常见。例如,美国化学家 Stanley Miller 在 1953 年进行的“原生汤”实验中,最初形成的氨基酸如果实验持续时间过长(且研究人员没有通过选择干预化学变化),就会变成一团难以辨认的黑色粘稠物。这些实验的问题在于,对于结构复杂的物体,可能的分子组合空间极其广阔,以至于没有哪种特定的分子能大量产生。因此,最终产生的往往是“焦油”。

这好比把乐高泰姬陵套装中的 5,923 个零件扔到空中,希望它们能够自发地、完全按照说明书的指示组合起来。再想象一下,如果你有 100 盒同样的乐高套装,把它们都扔到空中,希望能够自然组成 100 个完全相同的建筑。这种可能性极低,如果组装理论正确的话,这种可能性甚至可能为零。这就如同一个破碎的鸡蛋能够自动重新组合一样不可能。

但是,那些自然界中自然形成、无需选择或进化的复杂物体又该如何解释呢?比如说雪花、矿物和复杂的风暴系统。这些物体与通过进化和选择形成的物体不同,它们不需要通过其“时间深度”来解释。虽然这些物体各自复杂,但由于它们是随机形成的,不需要任何记忆来生成,因此它们的组装复杂度并不高。由于这些物体永远不会存在完全相同的副本,它们的复制数量很低。没有两片雪花是一模一样的,矿物和风暴系统也是这样。

装配理论(Assembly theory)不仅改变了我们对时间的认识,还重新定义了生命本身。应用这种方法于分子系统,我们能够判断一个分子是否由进化过程产生。这就意味着,我们可以辨别哪些分子仅能由生命过程产生,哪怕这些过程涉及地球上所未知的化学作用。如此,装配理论就能作为一个普遍的生命检测系统,通过测量生物或非生物样本中分子的装配指数(assembly indexes)和复制数量来运作。

在我们的实验室实验中,我们发现只有生命样本能够产生高装配分子。我们的团队及合作者利用一种名为质谱的分析技术验证了这一发现。在这个技术中,样本中的分子先在电磁场中被“称重”,然后用能量击碎。击碎分子后,我们可以通过计数其独特部分的数量来测量其装配指数。通过此法,我们能够计算出形成一个分子对象所需的步骤数,并使用标准实验室设备来量化其在时间轴上的位置。

为验证我们的理论,即只有生命才能产生高装配(high-Assembly)对象,我们接下来测试了生物和非生物样本。我们的团队已经能够采集来自整个太阳系的分子样本,包括地球上多样化的生物、化石和非生物系统。这些石头、骨头、肉体以及其他物质的固态样本被溶解在溶剂中,随后使用高分辨率质谱仪进行分析,该仪器能够识别分子的结构和属性。我们发现,只有生命系统产生的分子具有超过实验确定的 15 步骤的装配指数。13 至 15 步之间的界限非常明确,意味着随机过程生成的分子无法超过 13 步。我们认为,这反映了一个阶段转变,其中进化和自然选择的物理规律必须取代其他物理形式来解释分子的形成方式。

这些实验证实了,只有具有足够高的装配数(即高度复杂且被复制的分子)的对象似乎仅在生命中存在。更激动人心的是,我们能够在不了解分子其他信息的情况下发现这一点。装配理论能够判断宇宙中任何地方的分子是否源于进化,无论我们是否了解其所用的化学作用。

在银河系中探测到生命系统的可能性让人兴奋,但更让我们兴奋的是新物理学理论的出现,以及对生命的全新解释。作为一种对通过演化独特生成的物体进行实证测量的方法,组装理论(Assembly theory)提出了一个更广泛的生命理论。如果这个理论成立,它最根本的哲学意义在于,时间作为一种物质属性,存在于通过演化过程创造出的复杂物体中。换句话说,就像爱因斯坦通过将时间与空间统一,从而彻底改变了我们对时间的理解一样,组装理论也提出了一个全新的概念,即通过将时间与物质统一来看待时间。

组装理论解释了演化出的对象,如复杂分子、生物圈和计算机。

这一理论之所以创新,是因为在物理学的历史中,时间从未被视为基础概念。牛顿和一些量子物理学家把时间当作背景条件。爱因斯坦则认为时间是一种视觉误差。在研究热力学的学者看来,时间不过是一个衍生的属性。而组装理论则将时间视为一种基本且具体的物质:时间是宇宙中物体构成的基本元素。通过自然选择和演化过程创造的物体,只能随着时间的流逝而形成。但这里的时间不是指时钟的滴答声或日历年份的顺序,而是一种物理属性。从组装的角度来看,它是分子在时间维度上的深度或大小的一个可测量的内在属性。

这个观点之所以颠覆性,还在于它让物理学可以解释进化的变化。传统物理学研究的是宇宙能自然组装的物体,比如基本粒子或行星。而组装理论则解释了那些经过演化的复杂物体,如复杂分子、生物圈和计算机。这些复杂的物体只存在于那些特定于它们构造的信息已经被获取的谱系中。

如果我们追溯到地球上生命甚至宇宙的起源,我们会发现宇宙“记忆”的量在过去较低。这意味着宇宙生成高度组装物体的能力,受到它在时间维度上大小的限制。正如半挂卡车不适合普通家用车库一样,有些物体因时间尺寸过大而无法在小于其组装指数的时间间隔内产生。例如,要使计算机这样的复杂物体在宇宙中存在,必须先形成众多其他物体:恒星、重元素、生命、工具、技术,以及计算概念。这个过程需要时间,并且每一项创新都严格依赖于前一个的因果关系。早期宇宙可能还无法进行我们所知的计算,因为当时的历史积累还不够。时间必须流逝,并通过选择计算机的组成部分来实现物质化。乐高结构、大语言模型、新型药物、‘技术圈’,或其他复杂物体的存在也遵循这一规律。

物体在时间维度上具有内在的物质深度,这一事实带来了深远的影响。在块状宇宙观中,一切被视为静态同时存在,这就意味着无法根据它们在时间上的深度来对物体进行排序,也无法用选择和进化理论来解释为什么某些物体存在而另一些不存在。如果我们将时间作为复杂物质的一个物理维度,并为时间赋予方向性,可能有助于我们解决这类问题。组装理论将时间物质化,将几个与生命相关的哲学难题纳入一个可测量的框架中。这个理论的核心是组装指数,它用来衡量物体的复杂性。这是一种量化描述进化中的选择过程,展示了为产生一个特定物体而排除了多少其他可能性。一个物体的组装过程中的每一步都需要信息、记忆来决定应该添加或改变什么,不该添加或改变什么。例如,在构建乐高版泰姬陵时,我们必须遵循一系列特定的步骤,每一步都指向最终的建筑。任何失误都算是一个错误,错误太多就无法构建出一个可识别的结构。复制一个物体需要了解之前生产类似物体所需的步骤信息。

组装理论被视为物理学中的一种因果理论,其核心在于组装空间的基础结构——即所需组合的全部范围,它按因果链的形式对事物进行排序。每一步骤都建立在之前的步骤之上,每个对象也依赖于之前选择的对象。如果去掉组装路径中的任何步骤,最终的对象就无法产生。通常与生命物理学相关的术语,如“理论”、“信息”、“记忆”、“因果”和“选择”,都是实质性的,因为对象本身编码了帮助构建其他“复杂”对象的规则。在相互催化的情况下,对象可能会相互制造。因此,在组装理论中,时间本质上就是信息、记忆、因果和选择。它们都被视为物理实体,因为我们假设它们是理论中描述的对象的特性,而非这些对象行为的法则。组装理论通过揭示时间的流逝是构成复杂对象的本质材料,为物理学带来了一个不断扩展、运动的时间观念:随着复杂性的增加,未来的可能性也在增加。

这种对时间的新理解可能解决了基础物理学中的许多未解之谜。最主要的问题之一是决定论与偶然性的辩论。爱因斯坦曾言“上帝不掷骰子”,许多物理学家因此认为决定论是成立的,我们的未来是确定的。但是,宇宙或任何过程的初始条件决定未来的观点一直存在问题。在组装理论中,未来虽然是确定的,但只有在它发生时才会确定。如果现在的存在决定了未来,而现在比过去拥有更多、信息更丰富的存在,那么随着对象变得更复杂,可能的未来也在扩大。这是因为现在拥有更多的历史,可以用来组装新的未来状态。将时间视为其创造的对象的一种物质属性,使我们能够在未来创造出新奇性。

新奇性对于我们理解生命作为物理现象至关重要。我们的生物圈至少存在了 35 亿年,按照传统的时钟时间来计算(而“装配”则是一种不同的时间衡量方法)。但生命是如何起源的?是什么促使生命系统发展出智能和意识?传统物理学认为生命是由较简单的形态“涌现”而来的。涌现理论 描述了在更高的空间组织水平上,如何形成了无法从更低级别预测的新结构。比如,水的湿润特性无法单从水分子推导出来,或者活细胞是由非生命的单个原子组成的。然而,在装配理论中,传统物理学视为涌现的对象变成了基本元素。从这个视角来看,一个对象的“涌现性” —— 它与物理学家对基本构成部分的预期的偏离程度 —— 取决于它在时间轴上的深度。这为我们探索生命起源提供了线索,但我们也可以从另一个方向来考虑。

如果我们的方向正确,装配理论表明时间是基础要素。它认为,变化不是通过时钟来衡量,而是通过产生不同时间深度的复杂分子的事件链来编码。这些对象在庞大的组合空间中基于局部记忆组装而成,它们记录着过去,影响着现在,并塑造着未来。这意味着宇宙是在时间维度上扩张,而不是空间维度 — 或者可以说,空间可能是从时间中涌现出来的,正如许多当前量子引力理论所提出的那样。尽管宇宙可能完全是决定论的,但它在时间维度上的扩张意味着未来即使原则上也是不可完全预测的。宇宙的未来比我们之前预想的更加不可预知。

时间可能是我们感受事物聚合与分离的不断运动的帷幕。但这帷幕不仅仅在移动 — 它在不断扩张。当时间成为一个实体时,未来将等同于宇宙的广阔。

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