直到约翰·惠勒生命的最后时刻，这位20世纪物理学的巨人仍在困扰于什么构成了空间和时间的基石，以及我们为何感受到的同一个“时空”。

约翰·惠勒4岁那年，在俄亥俄州扬斯敦的浴缸里溅水玩耍时，抬头问他母亲：“当你到达‘事物’的尽头时会发生什么？”这个问题困扰了他一生。当你到达太空的底部时会发生什么？当你到达时间的边缘时会发生什么？这促使他提出，“时空”不可能是宇宙真正的构造基石。即使在他生命的最后日子里，这也驱使他寻找“时空”之下更深层的“现实”，并思考这种“现实”是否以某种方式循环回到我们身上。

约翰·阿奇博尔德·惠勒是一位物理学家的物理学家。他从未获得过诺贝尔奖，也从未成为家喻户晓的名字，但对于那些知情人来说，他是一个传奇。他在物理学的许多领域都开创了先河：粒子、核、引力、量子。他在尼尔斯·玻尔手下学习，与阿尔伯特·爱因斯坦一起散步交谈。他有雄心壮志，但绝不是为了个人利益。惠勒想要解开宇宙的谜团，以便他能将答案回馈给人类社会。他的座右铭是：“没有人能在周围没有人的情况下成功。”他广泛传播他的见解，让他的学生发光。理查德·费曼、休·埃弗雷特、雅各布·贝肯斯坦、基普·索恩——他们以及其他人，在他的光环下成为了杰出人物。当普林斯顿大学的一位捐赠者提出要以他的名字命名一座物理大楼时，惠勒拒绝了，他说大楼不应该“以一个人为中心。物理学不是这样做的。”

在他的职业生涯中，惠勒详细记录了日记——大的、硬皮的笔记本，充满了每一个见解、预感、死胡同和突破。这些日记现在保存在费城的美国哲学学会，揭示了一些非凡的事情：正是惠勒将人类社会置于首位的愿景塑造了他对时空起源的理解的斗争。

惠勒对时空的迷恋始于20世纪50年代。广义相对论——爱因斯坦的物质和能量使时空弯曲，而这种弯曲就是引力的理论——已经退居物理学的次要地位，被量子力学的进步所掩盖。但在1952年，惠勒有了一个想法：我们所说的“物质”真的是“时空”吗？毕竟，他认为，引力是一种能量，但引力作用于能量，这意味着引力能作用于自身。他想象引力波将自己折叠成紧凑的球体，从外面看就像基本粒子，而里面除了空无一物的空间，“无质量的质量”。他称它们为“geons”。它们将宇宙的成分简化为只有一个。

粒子也带有电荷。难道这也是几何学的吗？惠勒想象一个高度扭曲的时空，“多重连接”，充满了洞和把手，它们在自身内部缠绕。电场线穿过这个扭曲的景观，可以消失在一个洞里，通过时空，然后从另一个洞重新出现。它们消失的地方，看起来就像有一个带负电的粒子，它们重新出现的地方，有一个带正电的粒子。事实上，它们都不是，只是电场线无休止地循环回到自身，创造了“无电荷的电荷”。

没有人曾经以这种方式使用广义相对论，弯曲和扭曲时空，直到其余的物理学倾泻而出，使得宇宙充满了奇怪的扭曲和隧道，如此之新以至于它们没有名字。惠勒给了它们一个名字：虫洞。他最擅长的就是命名事物，是的，但也是将现有的理论推向它们的极限，看看它们在哪里破裂。当你到达事物的尽头时会发生什么？

23岁的约翰·惠勒在丹麦哥本哈根，他在那里与尼尔斯·玻尔共度了一年学习时光

宇宙中的一切都由时空构成：惠勒被这个想法的简单性所吸引。但是为什么时空在基本粒子的尺度上会有如此狂野的地形呢？他猜测时空的量子涨落可以将平静的几何体转变成扭曲的迷宫，惠勒称之为“量子泡沫”。这似乎正是geons存在所需要的。

然后惠勒想到，在更小的尺度上——著名的普朗克长度，大约是10^-33厘米——量子不确定性可能彻底摧毁时空。像“这里”和“那里”这样的局部点将变得毫无意义。他想用时空构建宇宙中的万物，但时空是否能够幸存下来还不清楚。

1960年，惠勒发现了一个令人不安的事实：虫洞是不稳定的。隧道会形成并立即坍塌，它们的墙壁向内塌陷，直到它们在一个无限密度和曲率的点上消失，创造了一个被称为奇点的致命的现实扭曲。物理学家以前遇到过奇点，但只是作为他们方程中的解中被排除的那个解。有迹象表明，恒星在燃尽并发生引力坍缩时，可能在其内部藏有奇点，但没有人真正相信，或者如果他们确实相信，他们认为它们会很罕见。现在惠勒看到，由于量子涨落，现实世界充满了它们。时空的结构，在最小的尺度上，是松散编织的，被虫子啃咬过，太脆弱了，无法承受世界的重量。

然而，这里是宇宙。它一定是由某种东西构成的。如果时空在奇点的一瞬间消失了，那么在它下面或下面一定有某种东西。“越来越多的一个问题在这一点上大声疾呼要求关注。”惠勒写道。“物质究竟崩溃成什么？”

他决定更仔细地看看那些燃尽的恒星，它们被自己的重量压得弯曲，黑暗中的奇点就像世界上的针孔。每个人都把它们称为“完全坍缩的物体”，但在1967年，他在纽约的NASA空间研究所的一次演讲中，惠勒给了它们一个贴切的名字：黑洞。一旦被命名，黑洞就被认真对待，既作为现实中存在的物体，也作为现实结束的地方。

惠勒的相对论，充满了计算和笔记。

惠勒的工作为广义相对论的大规模复兴奠定了基础。他与学生基普·索恩和查尔斯·米斯纳合著的教科书《引力》，仍然是该领域的圣经。对惠勒来说，这项工作提出了比它回答的更多的问题。“时空本身作为类别被超越了，一切曾经被称为法则的东西，尤其是几何学本身的概念，似乎都要崩溃了。”他写道。在时空之下，一定有其他东西，某种“前几何学”。当你到达事物的尽头时会发生什么？他决心要找出答案。

1973年6月，他把所有关于广义相对论的书籍和论文——几十年关于时空物理的工作——打包起来。然后他打开日记，翻到一个全新的空白页，坚定地写道：“开始一个新的狩猎。”

从哪里开始？用什么开始？那些时空的洞似乎吞噬了一切。“难怪我睡不好。”惠勒在日记中潦草地写道。“旧的简单宇宙消失了，一切都现在处于混乱之中。”

前几何学是由“时空的颗粒”构成的吗？他问。不，那将假设太多的结构。

惠勒（左）和他的学生在1970年的普林斯顿。

他有一个更好的主意：也许它是由信息构成的——1和0，是和否，二元选择。“比特的无维特性最终使我们摆脱了维度专制的……日常粒子、场、时空物理学的束缚。”他写道。但让他夜不能寐的问题是，谁的信息？

惠勒意识到，当时空消失，带走了物理学的其余部分时，还有一些东西留下了。“随着法则的消失和混乱的到来，有一个原则仍然存在。”惠勒写道。“量子原理。”他写道，量子力学“摧毁了世界作为‘坐在那里’的概念，观察者安全地通过20厘米厚的平板玻璃与它隔开。即使是观察如此微小的物体，如电子，他也必须打碎玻璃。他必须把手伸进去……“宇宙”再也不会和之前一样了。要描述发生了什么，一个人必须划掉那个旧词‘观察者’，用新词‘参与者’来代替。在某种奇怪的意义上，宇宙是一个参与性的宇宙。”

这是他迄今为止最疯狂的想法。一个不是由物质、不是由时空、不是由任何东西构成的宇宙，而是由“我们的选择”构成的。这不是他希望找到的东西；但是物理学把他带到了那里。他撬开了“时空”，窥视下面，惊奇地发现自己凝视着一面镜子。“一个人发现自己在绝望中询问，如果结构不是在某个最小的物体或最基本的场中终止，或者继续进行，它最终是否不会回到观察者那里。”

1977年，惠勒在一次演讲中强调“没有‘所谓的基本现象’的现象，直到它是一个‘被观察到的’现象。”之后，物理学家保罗·狄拉克问道，“太阳系的形成是一个现象。只有当它被观察到时，它才是一个现象吗？”惠勒回答：“是的。”

他一直在思考双缝实验，这个十分烧脑、却令人费解的证据表明，我们“期望按照所谓常识运转的世界”无法成立。像光子这样的粒子被发送通过一个有两个缝隙的屏幕，然后击中另一边的感光板。当两个缝隙都打开时，光子一个接一个地在板上构建了一个干涉模式，就好像每个光子都通过了两个缝隙，像波一样，与自身干涉。但如果我们测量一个光子通过哪个缝隙，那种干涉模式就消失了。我们选择测量的东西很重要。

“旧的简单宇宙消失了，
现在一切都处于混乱之中。”

惠勒想要展示更多：即使在我们测量的事物已经发生之后，这也很重要。如果我们在光子通过屏幕之后延迟选择测量“哪个缝隙”，会怎样？他问。我们当前的测量能决定光子实际上通过了单个缝隙还是两个缝隙吗？

“我让自己深陷于‘现在选择会影响过去行为’的想法中。”惠勒在日记中写道。

1979年，他在马里兰大学的一次讲座中描述了一个可行的延迟选择实验版本，一位在场的实验家决定进行实验。实验花了五年时间才启动，但它奏效了。通过选择在现在测量什么，我们参与了过去的创造。

在实验室版本中，“选择”被延迟了仅仅一小部分时间，但在原则上，没有限制将其放大。光子可能由一个遥远的类星体产生，双缝屏幕的角色由一个星系扮演，其引力场将以相等的概率将光子向左或向右偏转。光子是否同时沿着两条路径旅行，在等待在地球上的感光板上创建一个干涉模式？还是只走一条路？这取决于一个基于地球的天文学家，决定测量光子是否走了一条路或两条路，尽管这次旅行发生在数十亿年前。

“我们每个人都是独立的宇宙？荒谬！
我们每个人看到的都是同一个宇宙？同样荒谬！”

只有这段旅程并没有发生——这就是惠勒的观点。延迟选择并不涉及任何逆向因果。这并不是说过去已经在自己的力量下进行着，直到观察者出现，回头改变了它。不，惠勒说：没有进行，没有变化。“我们选择什么和‘已经发生’的事情并不是一个悖论。”他写道，因为“它并没有真正发生。它在被观察到之前并不是一个现象。”

过去并不是真正的过去。时间并不是真正的时间。惠勒已经找到了他的前几何学。我们编织宇宙的结构，他说，是由“数十亿次的观察者参与行为”构成的。

惠勒对前几何学的探索催生了大量富有成果的研究。从最初的延迟选择实验中，诞生了一系列新的实验。他提出物理属性是作为参与者是或否问题的答案而出现的——在1980年代，他将这一观点概括为“信息构筑万物（It from Bit）”的口号——由此催生了量子信息科学领域以及量子计算和量子隐形传态等技术。从他对黑洞的研究以及他坚持认为时空本身也从信息中涌现的观点中，人们获得了关于黑洞熵和量子引力中的全息原理的深刻见解。

但独自一人时，惠勒却在痛苦地思考如何从观察者参与性中推导出时空。

1985年夏天，约翰·惠勒在缅因州

他已经走得很远，发现了“时空”是从更深层次的东西中涌现出来的。观察者通过一次次的测量，参与创造了他们共享的时空。至少理论上是这样。问题是，量子力学中没有任何东西能强制观察者之间的一致性。如果我发现一个光子处于某个位置，在此过程中为时空的结构缝制了一针，这并不能保证对你来说光子也处于同样的位置。（坚持说我测量的结果预先决定了你的结果，会使光子的位置变成那种实验已经排除了的“隐藏变量”。）对一个人来说是一针，并不一定对所有人都是一针。

“观察者独立参与……就像一万个锡匠独立地敲打着一万个不同的任务。”他在自己的日记中写道。为什么他们没有创造出一万个不同的时空呢？“最让我困扰的是，不同的观察者如何将他们的印象结合起来，构建出我们所谓的现实。”

“没有什么比观察者如何
将他们的印象结合起来
构建我们所谓的现实更让我困扰的了。”

起初，惠勒认为观察者的参与涉及到意识。毕竟，桌子和椅子不会选择去测量什么；有意识的观察者会做出选择。但这并没有帮助。他找不到将个体的私人体验联系成一个共享现实的方法。

“在我一生中，很少有问题像现在这样让我感到迷茫，即在赋予存在‘意义’时，‘个体’和‘集体’的相对重要性。”他写道。几年后，他仍然感到迷茫：“‘意识’似乎属于个体。但对我来说，应该也是一个群体属性。”但是是什么呢？在一个参与性的宇宙中，一个观察者可以提出一个问题并得到答案，另一个观察者可以在明天、下周、十亿年后出现，并提出一个不同且不兼容的问题，得到一个不同且不兼容的答案。宇宙可以被一万个锡匠以一万种方式塑造和重塑，而量子形式主义中没有任何东西能保证他们终将达成一致。

惠勒非常苦恼。多年来，他一直困扰于这个问题，写了一页又一页。“我不骄傲。我会承认所有错误。我会尝试任何方法来揭开这个谜团。”毕竟，他写道，“我欠人类社会的，我要尽我所能。”任何将思想、感知或测量结果视为某人私有财产的现实，都不是他能够接受的现实。同时，他也不能放弃“参与性宇宙”的观点。他不能放弃前几何学。“在这个问题上，有没有介于所有和没有之间的某个点？”他想知道。“我们每个人都有一个私人宇宙？荒谬！我们每个人看到同一个宇宙？同样荒谬！”

所以他陷入了困境。而且他的时间不多了。

“如果我们是构建时空的人，那为什么我们没有像人一样多的时空？”他在2005年11月8日写道。“为什么只有一个？能进一步探讨的那一个。”当时他94岁。

日记条目变得稀少。

当你到达事物的尽头时会发生什么？

惠勒生前写下的最后一条日记是在2006年，当时他95岁，临近生命的终点，他的生命现在被问题所包围。这条日记只包含一个句子，留给了整个人类社会：“希望产生时空？”