第9章 未结束的探索
我们已经达到了知识的统一，还是科学在矛盾的前提下已经土崩瓦解？这样的问题将使我们对时间的作用有一个更深入的认识。
——普里高津
《从实存到将然》
在我们试图建立时间之箭的努力中，仍然存在许多问题。很多问题的解取决于高深的数学，然而还是为大胆的洞察和直觉留下了余地，它们可能会导致今天几乎没有想象到的新的概念。
我们已经为这不可逆佯谬苦恼了100多年：所谓的“基本”理论在区别过去和将来中遭到失败。诚然，这些可逆的理论给了我们对于世界的强大洞察力，但就是对于这同一个世界，死亡和腐烂在提醒我们，不可逆性和时间之箭有多么重要。
宇宙的诞生和膨胀也为时间之箭作证。同样作证的，还有离奇的长寿K介子的衰变；光波传播到将来而不是过去的偏向；物体混合、冷却和腐烂的倾向；以及演化树的多种多样的不对称性。只有在一个不可逆的世界里因果才能分明，因而一个合乎逻辑的对事件的陈述才可以成立。
不可逆性容许有一系列令人兴奋的可能性，因为只有有了不可逆性，才会有生命，才会有天地万物。许多人曾试图贬低它的作用；与此相反，我们现在知道如何来利用它。不可逆性可以帮助揭示我们在时间和空间中看到的许许多多变化万千的图案。它这种创造力也就是当今一些时髦词汇。诸如“耗散结构”、“自组织”、“混沌”，“复杂性”等后台。从今天的观点来看，不可能把不可逆性贬黜为虚幻一类，因为它的起因看来就是我们周围大自然中存在的动力学不稳定性。
如我们已经看到的，理解全部这种复杂性的关键，是处理非线性动力学的一个数学分支。它的应用今天已超出了“硬”科学的范围。无疑地，经济情况也一定有它的混沌方面（虽然它也同时受到随机的外部因素的驱动）。怪不得经济预报看来更像一种魔术而不像科学。
人类社会和动物社会也会形成顺着时间之箭的图像：从群体迁移到足球比赛中的万头攒动。这些社会可以看做是开放的和高度非线性的动力学系统，其中大量存在着反馈环和竞争。科学家们已经开始寻找化学反应中的自组织和混沌和在人类及动物社会中出现的“革命”、“动乱”、“经济崩溃”等现象的对比。
不可能预测这种新的研究方法会导致什么，但是这种在物理学和社会科学之间的跨学科的交叉研究，看来对双方都有益。一方面，物理学家将了解更多的有关现实世界中的内禀复杂性；另一方面，社会科学家（甚至于政治家）将会从数学处理方法中受益：它比那种含糊的、挥挥手式的解释要好。
有些科学家相信，简单地承认时间之箭“对许多经济过程提供了新的看法”。另一些人认为，在非平衡态热力学中发现的演化规律，有助于领会人类社会进行与发展中的大尺度图像。拉·浩亚研究所的威斯特（Bruce West）和加利福尼亚索尔克疫苗研究所的索尔克（Jonas Salk）相信，把简并处理和综合处理两种方法融合在一起，“我们将会认识到决定人类行为和演化的大自然法则。这样做也就会增加我们的能力，使我们更好地了解人的本性”。
非线性动力学和非平衡态热力学所取得的成果，已经震撼了20世纪的科学，并且对于时间给出了一个精深奥妙的重新评价。非线性方程向我们表明，热力学能够解释线性的时间，也能够解释循环的时间。当时间之箭毫不含糊地指向热力学平衡时，在向这一目的地疾进的过程之中，可能出现重复性的表现，例如化学钟里的颜色变化，黏菌发送出的一波一波的化学信息，或是人的心脏的跳动。我们也已经发现，这些非线性方程中包含着秩序和混沌两者的配方。在化学钟里，同样一组数学表述会产生规则的和无规则的两种颜色变化；混沌不是别的，正是自组织的一种不守规矩的形式。
化学钟不仅仅只是理想的、五彩缤纷的实验。化学钟也启示我们自然系统是如何成长和发展的。在人生的线性轨迹上——从胚胎、出生到死亡和腐烂，我们的细胞中含有的化学钟，柔和地调节着一系列维持生命所必需的循环。描述这些化学钟的数学分支不仅包含时间之箭，而且包含了生命的配方。
我们已经到了一个转折点。与其从原子和分子的抽象世界出发，去试图推导雪人和瓷器店公牛的宏观世界中的主导规律，为什么不反其道而行之？为什么不去相信我们的感觉所告诉我们的以及诗人们千百年来所描述过的一切？我们的世界中的基本现实，不是要在它最小的组成部分中发现，而是要在原子和分子的巨大集合的变化能力中发现，正如热力学第二定律所表述的那样。
这是一步大胆的充满想象力的跨越，但是当我们审视相空间图像时，我们已看到这步跨越是有良好基础的。这已向我们表明，简单的“可逆”机制如何产生出混沌和不可逆的行为。当一只摆动的摆锤的相空间图明显地限定为轨道上的一些点子，不再给出时间流逝的踪迹的时候，只要我们考虑其他更复杂的系统，我们就可以得出完全不同的结果。对于仅仅只有三个台球的情况，动力学表现就变得如此不稳定，以至于不可能预言它们的行为。相空间图变成黏糊糊的一团可能性，发芽抽出许多卷须，蔓延扩散开来，探索着无数的可能性。时间的流逝相应于这种绒毛的增长。
混沌的出现以及因此而出现的时间之箭，在当我们与我们周围的世界——其中物体含有无数个原子——打交道时，是如此清清楚楚地摆在我们眼前。当一个气体分子仅仅经过几次碰撞之后，我们就无法在任何肯定的程度上预言它的行为。对于更大质量的物体，例如绕日运行的一颗行星的轨道，在某些方面我们可以预言它在长得多的时间内的行为，甚至可达几百万年。但是即使如此，最终也会成为不可预测的。我们将只能够预言宇宙的大体性质。例如温度和密度。
这些关于复杂性的新想法，看起来会使传统科学颠倒过来。热力学第二定律，它描述巨大数目的分子的行为，是基本实际的一个部分。而简并主义，它企图单独用世界的微观成分的行为来解释世界，是无效的。与其认为时间之箭是一种幻觉，我们倒应该问一下，这些时间对称的“基本”定律是否是近似，或者是幻觉。它们看来毕竟只适用于极其简单的体系。
时间的箭头好似在某个特定的长度尺度上出现，这种可能性我们不用再管了。我们可以看到，时间之箭如何在事物复杂化的过程中揭示了自己。只有在绝对简单的理想程度上，它的作用仍然是个谜。
下一步将发生什么呢？看来我们在朝一个新的视野探索。因为，如普里高津所说：“不可逆性不是对动力学定律的某种附加近似，而是把动力学置于一个更为庞大的形式体系之中。”绝不应该忘记，我们所知道的微观量子世界是扑朔迷离的——以测量问题为典型代表——它需要涉及一个宏观世界的预先存在，才使讨论具有一点点意义。并且，我们也已提到过，一个包括量子力学和广义相对论两者的更一般的理论，很可能是内禀时间不对称的。我们远不是已经接近对大自然彻底了解的尽头，像某些理论物理学家想使我们相信的那样；我们也许正处在一个崭新的大厦的入口处，在那里时间起的作用是主要的，而不是边缘的。
当前，多数科学家拥护简并派的观点。但是在我们贯穿整个科学的旅行之中，我们已经看到需要把宇宙作为一个整体来考虑，并因此采用一种更为综合的观点。如作家托夫勒（Alvin Toffler）所作的评论：“当代西方文明最高度发展的技巧之一是分析，把问题分解成它们的最小组成单元。我们精于此道并为此而津津乐道。但是我们常常忘记把这些碎片再拼合回去。”需要有一个新的理论，它能使我们对时间之箭作深入理解。从贯穿于此书始终的讨论中我们可以清楚地看到，这新的理论应当能够做些什么。它应当驱逐从基础上破坏爱因斯坦相对论的奇点。它应当结束量子论中有关测量手段作用的争论。它应当最终地宣布时间旅行、新生儿自谋杀以及白洞（黑洞的时间反演）是非法的，宣布基于主观和幻想的论证是无效的。
我们所得到的无法避免的结论是，由于过分强调非常简单的或者理想化的模型，使得物理学家们所采用的传统方法，即使对于解释日常现象也是太狭隘了。我们必须认识到现实世界的内禀复杂性，并接受一个根本性的概念更新。
今天我们的努力已经远远超过了玻尔兹曼当初的想法，然而他的渊博见解仍然和我们相伴。我们所栖身的这个世界，将来有着无穷尽的可能性，而过去却不可复得地留在我们的后面。时间之箭对于保持科学的完整性是必不可少的。它是创造力的手段，用它，生命才能够被理解。只有通过对这些事实的认识，我们才能在理性上开始沟通人文与科学两方面的经验。