未来已成定局？爱因斯坦时间观遭挑战
我们可以感觉到时间在不断流逝，但在爱因斯坦等物理学家看来，时间只是由我们的感官造成的幻觉。过去、现在和未来没有什么不同，它们早已被书写在四维宇宙中。然而，开普敦大学的宇宙学家埃利斯质疑这一观点。他将广义相对论和量子力学结合起来，构建了一个更加直观的时间观。
乔治·埃利斯不怕反抗权威。作为开普敦大学的宇宙学家，埃利斯专注于更抽象的东西:时间的流逝本身。
阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初首次提出，传统理论中的时间流逝只是一种幻觉。过去和未来没有区别；这已经是预料之中的结果。然而，对埃利斯来说，这种主流理论的哲学意义并不违背我们的直觉。他认为传统观念非常危险，因为它们剥夺了我们的*意志和道德责任。埃利斯的科学目标是把时间带回物理领域，这样宇宙就能创造自己的未来，并赋予我们改变命运的能力。
乔治·埃利斯认为爱因斯坦走得太远了——未来仍不确定。
块宇宙假说
17世纪，在牛顿的《数学原理》中，英国物理学家构建了一套符合我们日常经验的时间观。他描绘了宇宙中常用的秒表。它的滴答声使得整个宇宙的时间在每一秒、每一分钟和每一小时里均匀地流逝。在牛顿看来，不管你的位置和运动状态如何，你都会同意埃利斯在剑桥大学三一学院的长椅上喝了十分钟的咖啡。每隔15分钟，他就能听到三一学院彩色钟楼的钟声，这座钟在年轻的牛顿第一次踏上校园并准确记录时间流逝之前的半个世纪就矗立在这里。
1905年，爱因斯坦推翻了牛顿关于宇宙中绝对时间的和谐图景。相反，它是一种不协调和相对的时间观，认为不同的人可能对同一事件的持续时间有不同的看法，甚至不同事情的发生顺序也不一致。年轻的爱因斯坦意识到时间实际上是我们观察到的三维空间之外的第四维，并在此基础上创造了一幅名为“块状宇宙”的现实图景。
埃利斯认为，为了解释宇宙是什么样子，你可以想象连续拍摄一个地方的照片，比如剑桥的学生拿着书参加考试，带着巨大的焦虑走过三一学院。如果你一张一张地按顺序播放照片，你可以把它拍成一部时间自然流逝的电影，这与我们对时间流逝的感知是一致的。然而，如果你把所有的照片放在一起，学生穿过庭院的过程将会一次完整地展现在你的眼前。第二种情况类似于块宇宙的观点。过去、现在和未来同时存在，时间的流逝毫无意义。所有事件都相互共存。
当然，一组照片只能显示沿时间拍摄的二维空间。把它扩展到整个宇宙的三维空间，它还包括宇宙的所有历史和未来将要发生的所有事情，这样就可以得到爱因斯坦理论下的一个完整的块状宇宙，就像一个静态记录，包括所有已经发生和将要发生的事件。
埃利斯强调，块状宇宙不同于连续播放一段时间的电影。因为在块宇宙中没有明确的时间点可以用来表示“现在”，不同的个体对哪个时刻属于“现在”没有相同的理解，也没有独特的标记来区分固定的过去和开放的未来。就像两个学生坐在院子的不同角落，从各自的角度看，三一学院钟楼的影子长度是不相等的，时间也是如此:爱因斯坦意识到时间只是宇宙中的另一个维度，在时间和空间不同位置的观察者可能对同一事件的持续时间有不同的看法。也许有人会准确地指出，埃利斯花了10多分钟喝咖啡。
不仅如此。在爱因斯坦的宇宙中，不同观察者看到的事件顺序也可能不同，就像院子里不同位置的学生对埃利斯是在钟楼的左边还是右边可能有不同的看法一样。一种感觉是埃利斯在下午2点钟钟楼敲响后才喝完咖啡，而另一种感觉是喝完咖啡的时间在下午2点之前。这些差异完全取决于观察者在块状宇宙中运动的速度和方向，因为这将影响这些事件发出的光到达观察者所需的时间。就人类能够达到的速度而言，这种差异很小，也很难察觉，但国际空间站和高速飞行器上的实验已经证实了这一点。
那么在宇宙中，对某些人来说未来是什么，实际上对其他人来说是过去，这取决于观察者的位置和运动状态。没有发生的事已经发生在别人身上了。未来可能对你来说是未知的，但它已经是一个预先的结论。爱因斯坦自己这样描述它:“对于我们这些相信物理学的人来说，过去、现在和未来的区别只是一种顽固而持久的幻觉。”
大多数物理学家已经学会接受爱因斯坦的宇宙观和宇宙的基本方程，并决定所谓的“前进”方向的时间是任意的，但埃利斯的直觉认为有更深的子层需要研究。他说:“我回来是为了研究事物的真实感受”。
没有比三一学院更好的地方来思考时间的流动了，三一学院在剑桥大学已经有几百年的历史了。尽管爱因斯坦认为未来和过去一样真实，埃利斯仍然认为未来只是可能性的集合，直到它与现在的时间点融合。
延误
尽管埃利斯对宇宙中的时间观有所保留，但他仍然钦佩爱因斯坦，当他于1960年移居剑桥攻读世界著名宇宙学家丹尼斯·西阿玛的博士学位时，这方面的影响甚至更加深远。在他作为研究员的最初几年，埃利斯赢得了世界级宇宙学家的声誉，因为他解决了爱因斯坦时空方程中的一些困难的数学问题。
埃利斯·钦尊重爱因斯坦的数学独创性，但在哲学意义上，块宇宙理论认为未来和过去是注定的，埃利斯对此表示怀疑。
在剑桥，埃利斯很快与年轻的斯蒂芬·霍金共事，他曾在夏尔马手下工作。霍金因致力于宇宙起源和黑洞本质的研究而闻名，但埃利斯没有这样做。1973年，33岁的埃利斯离开剑桥大学，完成了与霍金的密切合作研究。他回到南非开普敦大学数学系成立了自己的团队。
在学术生涯结束时，埃利斯将注意力转向了2005年困扰他学生时代的基本物理问题:如何在没有时间的现实概念中解决个体学科缺失的问题。出于这个原因，他重新审视了爱因斯坦对块状宇宙的看法，并致力于开发一种具有最佳特性的新模型。这个模型不仅包含了实验验证的时间相对性，还恢复了另一种观点:本质上，现在与过去和未来是不同的。
埃利斯的新模型不是要推翻宇宙理论，而是要改进它。自2006年以来，他发表了一系列的论文，吸引了很多人的注意。在他的理论框架中，埃利斯保留了四维时空，并与相对论的预测相一致。然而，他认为爱因斯坦把这一观点推得太远了，没有必要假设第四维已经延伸到无限远。因此，埃利斯模型和爱因斯坦模型的关键区别在于，未来的边界并不包含所有将要发生的事情。
相反，时间和空间的边界标志着“现在”逐渐向外延伸，一分一秒地，证实了昨天明天的可能性。“明天的宇宙将比今天多一天，”埃利斯说。“过去是真实的，可以影响我们现在，但未来不存在，也不能影响我们。”
切碎的质量宇宙
埃利斯的计算表明，尽管相对论预言不同观察者看到的不同事件会以不同的顺序发生，但这并不违背他的块宇宙扩展理论。在埃利斯和爱因斯坦的图像中，不同观察者看到的事件之间的时间差与光从事件到达观察者的时间有关。在爱因斯坦看来，这些事件和所有未来的事件可以共存。但埃利斯认为，这些事件必须存在于先前形成的宇宙中，这样这些事件才能被确定并传递给其他人。同样，埃利斯也认为，只有在事件发生后，两位观察者才能就同一事件的持续时间达成一致。因此，埃利斯的时间模型保留了足够大的宇宙块，以符合相对论的预测，但并不包含爱因斯坦的假设，即第四维度将从根本上扩展到无限的未来。
如果埃利斯是对的，他如何解释宇宙前沿不断前进的机制？他说“界面是不确定的未来不断转化为确定的过去的地方”。他在物理学家已知的另一个物理学分支中看到了希望，认为明显的不确定性可以转化为确定的现实。它属于量子力学领域，是一种可以控制亚原子粒子行为的奇特理论。
量子水平是由几率和概率决定的。例如，我们不能预测一个粒子的精确运动状态，包括它的位置和能量，直到你测量它。在此之前，粒子由无数种可能性组成，处于由无数种可能的位置、速度和能量组成的“叠加状态”。然而，一旦观察到颗粒，包含各种可能性的泡沫将破裂并塌陷成单一、随机但明确的状态。这是一个严格的单向过程。一旦该状态崩溃，粒子就不能自然地回到先前的多重状态。然而，我们无法在被观察到之前预测粒子崩溃后的状态，最终结果也无法预先设定。
这个似乎与爱因斯坦的块状宇宙相矛盾的理论，已经被实验多次证明。物理学家几十年前就知道量子力学和广义相对论是不相容的。两人对时间的自然状态有不同的看法。前者认为时间是一个自然流逝的实体，而后者认为时间只是我们主观感受造成的幻觉。这种差异已经成为量子力学和广义相对论统一的主要障碍，根据个人能力的统一引力理论将能够解释宇宙中从原子到行星的一切。
量子力学的实验让埃利斯相信时间是真实的，爱因斯坦的单一宇宙理论是错误的。埃利斯说:“一些物理学家认为未来已经在今天确定，但我认为他们没有认真考虑量子不确定性。”。"对我来说，量子不确定性意味着在它真正发生之前，未来是未知的."
他认为，在他的块宇宙扩展理论中，不确定的未来通过一系列微小的量子事件逐渐浓缩成确定的过去。在每一个事件中，粒子通过其内部矛盾力量的斗争，从最初的不确定量子态变为确定态。当邻近的粒子经历这一过程时，确定性的波动将开放的未来变成了确定的过去。
通往未来的道路
埃利斯可能已经构建了一个框架理论，将时间放回到物理学中，但是仍然很难说服他的同事。牛津大学的访问教授朱利安·巴伯钦佩埃利斯，但他始终认为“时间”应该完全排除在物理领域之外。他认为有些事情感觉很自然，但这并不意味着它是对现实世界的准确描述。
巴伯说:“这提醒了我，伽利略试图说服亚里士多德学派，地球围绕太阳旋转。”直觉告诉我们，我们脚下的星球是坚实而平静的。尽管伽利略的想法与直觉相反，但他毕竟是对的。巴伯相信，随着时间的推移，我们运动的想法总有一天会变成像地心说一样的旧概念。
加州大学圣地亚哥分校的物理学博士克雷格·卡伦德也能感受到埃利斯的沮丧:“物理学家一直在嘲笑我们的时间体验，认为这只是一种幻觉和过时的想法。但即使这是一种幻觉，也是最令人信服的。”Calende说，块宇宙扩展理论可能是对的，但是在Ellis说服他的大多数同行之前，他仍然需要对量子过程有一个更严格的解释，它通常只影响实验中的亚原子物体，以及它是如何叠加起来影响整个宇宙的。
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另一个反对意见是，人类的观察可以将粒子的叠加态缩小到一个确定的状态，但是宇宙中有很大的区域是人类无法观察到的。谁将提供这个观察过程？埃利斯反驳说，量子崩溃不一定需要有意识的观察者。每次粒子碰撞，它们都能打破不确定性。这种观点被称为退相干，已经被物理学家广泛接受。
埃利斯说:“在我看来，量子崩溃无时无刻不在发生。”他指着一棵充满阳光的树补充道:“每次光子击中树叶，粒子的量子不确定性就会崩溃。”
埃利斯承认他的想法只是猜测。“我不会说我的想法牢不可破，”他承认，“但我认为在我的理论框架中，一切都有意义。”
他还认为举证责任不在他，而在那些声称时间只是一种幻觉的人。埃利斯说，毕竟，他的模型不仅通过量子实验让时间看起来真实，而且符合我们的普遍感觉，“这个实验是由我们每个人每时每刻都在进行的。”生活本身就是一个支持他理论的实验。