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物理学家看来真的找不到时间了，哲学家能助他们一臂之力吗？

对大多数人来说，最大的时间之谜在于为何时间总是不够用。物理学家现也碰到差不多同样的问题，这似乎多少给人一点安慰。物理学的各项定律都含有一个时间变量，但此变量并没有反映我们所经历的时间的关键特性(尤其是过去与未来的区别)。而且，当研究人员试图表述更基本的物理定律时，这小小的t变量便犹如从人间蒸发一般消失得无影无踪。许多被弄得一筹莫展的物理学家想求助于他们比较陌生的一帮人——哲学家。

求助于哲学家? 对大多数物理学家来说，这听起来几近天方夜谭。某些物理学家深夜里边喝黑啤酒边聊天，这便算是他们最接近哲学的时刻了。甚至连那些读过正经哲学著作的人多半也怀疑它是否有用。把康德的著作翻过几十页之后，他的哲学说教便开始越来越像是高深莫测的玄学家在研究一些不可知的东西。宾夕法尼亚大学的物理学家Max Tegmark说：“实话告诉你，我的多数同事一听说同哲学家谈话就吓得浑身起鸡皮疙瘩，犹如刚从一家专演三级片的电影院里溜出来就被人逮了个正着一般。”

但情况并非总是如此。在过去的科学革命中(包括20世纪初期量子力学与相对论的创建)，哲学家曾起了至关重要的作用。如今一场新的科学革命正在酝酿——物理学家正力图把这两大理论统一成量子引力理论，此理论必须把两种迥然不同的时空观念协调起来。法国艾可大学马赛分校的CaroRovelli是这方面工作的领军人物之一，他说：“哲学家为量子引力对时空的新认识所做的贡献将是非常重要的。”

我们可以举两个例子来说明物理学家与哲学家是如何合作的。第一个例子是所谓“冻结时间问题”，也简称为时间问题。当理论家试图通过一种名叫“正则量子化”的方法把爱因斯坦的广义相对论转化为引力理论时，这个问题就会冒出来。正则量子化在运用于量子理论时效果非常好，但在运用于相对论时，它却得出了一个不含时间变量的方程，即Wheeler-Dewitt方程。照字面意义说，它表明宇宙的时间应该冻结，即从不变化。

实存主义与相对主义之争

这一令人不快的结果可能表明该方法本身有缺陷，但部分物理学家和哲学家则认为它有更深刻的根源——问题可以一直追溯到相对论的根本原理之一，即广义协变性(general covariance)。广义协变性认为，物理定律对所有观测者是相同的。物理学家从几何的角度来考虑这一原理。在两位观测者看来，时空具有不同的形状，这与他们各自看到什么人在运动以及什么力在产生作用有关。这两种形状互为对方的平滑扭曲形式，就好像一只咖啡杯是一个炸面饼圈改头换面变来的一样。广义协变性认为它们的这一差别没有多大意义。因此，任何两种这样的形状在物理学上是等价的。

上世纪80年代后期，匹兹堡大学的哲学家JohnEarman和JohnD．Norton提出广义协变性对于一个古老的形而上学问题具有重大的意义。这个问题就是，时间和空间究竟是独立于恒星、星系以及它们容纳的其他东西而存在(此主张称为实存主义，substantivalism)，还是仅仅是一种用来描述物理客体之间相互关系的人为工具(此主张称为相对主义，relationism)? Norton用了一个比喻来说明此问题"时空与客体的关系究竟是像画布与油画的关系还是像父母与子女的关系? 画布可以独立于油画而存在；但如果没有子女，父母身份也就无从谈起了。"

Norton和Earman重新探讨了爱因斯坦提出的一个长期被人们忽视了的假想实验。假定有一块不存在任何物质的时空。在这一空洞之外，物质的分布通过相对论方程确定了时空的几何形状。然而，在空洞内部，广义协变性使时空可以具有一大类形状中的任何一种形状。在某种意义上，时空的行为类似于帆布帐蓬。帐蓬的撑杆代表物质，它使帐蓬具有一定的形状。但如果取掉一根撑杆，就等于形成了一个空洞，此时帐蓬的一部分会下陷或弯曲，或一有风吹来就无规则地波动。

撇开细节不论，这一假想实验使我们陷入了一个进退两难的怪圈。如果时空连续体有资格独立存在(如实存主义所认为的那样)，则广义相对论肯定就是非确定性的，也就是说，它对世界的描述必定含有随机的成份。而为了使广义相对论成为确定性的理论，时空就必须是纯粹虚构的东西，如相对主义所认为的那样。初看起来，这似乎意味着相对主义取得了胜利。其它一些理论(如电磁理论)建立在与相对性类似的对称性基础之上，这一事实也有利于相对主义。

然而相对主义也有它自己的问题。该理论正是冻结时间问题的终极根源:空间可以随着时间的推移而改变形态，但如果它的众多形状全都是等价的，那它就从未真正发生过变化。此外，量子力学的基础属于实存主义的范畴，这与相对主义是水火不容的。量子力学要求观测有特定的地点和时间，但如果时空没有任何确定意义的话，那又如何能在特定的地点和时间进行观测呢?

摆脱这一怪圈的不同方案得出了完全不同的量子引力理论。有些物理学家(比如Rovelli和JulianBarbour)尝试用相对主义的思路来解决问题。他们认为时间是子虚乌有的东西，并寻找种种方案来把事物的变化解释成幻觉。其它一些物理学家-一包括弦理论家一一则倾向于实存主义。

加利福尼亚大学圣迭戈分校的哲学家CraigCallen­der说"这是一个很有说服力的例子，说明了哲学家对物理学的价值。如果物理学家认为正则量子引力论中的时间问题纯粹是一个量子问题，那将极大地妨碍他们对这个问题的认识。实验上这个问题早在量子理论之前就已经存在，而且更为普遍。"

有关熵的谜团

第二个说明哲学家作用的例子涉及到时间箭头，即过去与未来的不对称性。许多人认为时间箭头可以用热力学第二定律来解释。该定律是说熵一一此概念可以不严格地定义为一个系统内的无序程度-一随着时间的推移而增加。但是没有人能够真正说得清楚热力学第二定律的意义。

这个定律最流行的解释是19世纪奥地利物理学家LudwigBoltEmann提出的，它采用了概率论的原理。该解释基本的想法是一个系统趋于无序的方式比趋于有序的方式多。如果此系统现在相当有序，那么从现在起过了一段时间后它多半将趋向无序。但是这种推理在时间上是对称的:在现在之前的某一时刻，该系统同样多半是更加无序的。BoltEann意识到，确保熵随着时间的推移一直增加的唯一途径是熵在过去从一个较低的值开始。因此，热力学第二定律与其说是一条根本的真理，不如说是历史的偶然，或许与大爆炸初期的事件有关。

同样，关于时间箭头的其他理论也是不完整的。悉尼大学的哲学家HuwPrice认为，解释时间不对称性的各种尝试几乎全都存在着循环论证的问题，例如隐含了时间不对称性的某种假定。Prìce的工作表明，哲学家可以充当——用亚利桑那大学哲学家Richard Healey的话来说——"职业物理学家研究道德的监督人"。哲学家在逻辑的严谨性方面受过专门的教育，因此特别擅长于发现细微的倾向。如果一味注重严谨与公正，生活可能会变得枯燥无味，而物理学家经常是在把哲学家的告诫撇在一边时获得了最好的成果。然而，我们自己常犯跳过逻辑的错误，而在克服这一倾向的漫长斗争中，严谨与公正有时是我们可以依赖的唯一怯宝。