時間的迷幻

■ 江先華

人們每天都在與各種不同的對象打交道，這些對象之中有同類的，有異類的，也有的是人工制造以及人們想象出來的對象。比如說“時鐘”，它就是人的經驗并且通過形象化而制造出來的對象之一。

在物理學中，時間的量度以穩定的周期運動為基礎，而且時間概念包含著時刻和時間間隔二個方面，時刻表征事件發生的順序先后，時間間隔表征物質過程持續的長短。然而，事實上，時間并沒有所說的這種穩定的量度單位，每當理想中的時間出現偏差或者測不準的時候，人們于是采用“正負值”、“約等于”或“折合”如此之類的數學手法進行調和。由此可見，所謂的時、分、秒和年、月、日這樣的時間單位，只不過是為了滿足以及有利于人們認識事物、改造自然和創造文化財富與物質財富的人為的工具。

時間是一種工具，是一種知識，在人類的經驗中，時間是必不可少的。因為這樣，日常生活中的大多數人，便自以為對于時間的理解似乎不存在太大的問題，但是在科學界中，時間問題卻讓物理學家困惑和爭論了2000多年。至今，時間仍然是一個說不清道不明的話題，成為物理學家探討的一個世紀難題。

早在公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德在《物理學》一書中就對時間下了這樣的定義，“時間是位于運動前后的數”，這就是說，“只有在運動和變化之中才能夠認識時間”。亞里士多德所說的“數”，大致可以用時鐘的運行來說明。秒針從“12點鐘方向”沿“順時針”軌道再走回到“12點鐘方向”為“1分鐘”。通過時鐘秒針的運動，我們認識到時間的“運動前后的數”。然而，在表面看來沒有參照系的宇宙真空里，是否也存在著時間的“運動前后的數”呢？在當時的亞里士多德看來，回答應該是否定的。

在我們看來，從所謂的1秒到達2秒之間，秒針是有“一瞬間”的停頓的。假如設想，把那些所有的“一瞬間”的停頓都加起來，我們會不會得到時間呢？不會。這個問題相當于公元前5世紀的哲學家芝諾的“飛矢不動悖論”。

在芝諾悖論的內容中，由于飛行中的箭矢在每一時刻都有其確定的位置，所以，飛行的箭矢在每一瞬間都處于靜止不動的狀態，如此一來，不論把多少靜止的箭矢集中起來，結果都不會得到飛行的箭矢。亞里士多德因此而陷入“時間是什么”的思考，時間可以被無限分割變短嗎？我們在對時間的分割中能夠得到“一瞬間”嗎？可是，那“一瞬間”到底又是什么？

飛行中的箭矢本身既然具有了動能，而且具有飛行慣性，那么，飛行的箭矢在每一瞬間的靜止狀態的“靜能”是如何產生和來自哪里呢？或者，每一瞬間靜止的并不是箭矢，而是人的經驗或思想實驗所捕捉到的箭矢飛行過程中某一特定時刻的狀態。實際上，芝諾根本不可能于正在飛行的箭矢中收集到靜止的箭矢。

如果說，“時間是位于運動前后的數”，那么，一瞬間就是運動前后的“前之后”和“后之前”之間的某一特定片斷，它不是一個數，而是時間這個“數”的過程狀態?；蛘哒f，這里所說的“一瞬間”，只是時間概念中的一種人為判斷而附加的參照特征。

處于痛苦的人，即使在極其短暫的時間里也覺得度日如年，而一個沉浸于幸?？鞓分械娜?，即使度過了很長時間也會覺得時光瞬間就過去了。這就是“一瞬間”不是一個數的原因，因此也沒有一個可固定的量度，這種情形下的一瞬間只是依附在時間的一種狀態。

對于時間是什么，現代物理學至今仍沒有一個明確的定義，物理學家對時間的看法也各有不同。日出日落，四季循環，人們在地球上可以觀察到這樣的自然現象。由此便可得出這樣一種看法，時間是“按照一定周期反復發生的事件重復出現的次數”。

許多事件的確讓我們認識到周期性的重復出現，然而，并非所有的事件都能夠按照一定周期反復發生而重復出現，例如，在熱力學第二定律看來，從有序到無序的轉變是不可逆的，從瓶子里揮發掉的香水，其香氣分子不可能按一定周期反復多次回到瓶子里，自然而然地再變為瓶子里的香水。在另一種情形中，人們發現了電子和所有已知的亞原子粒子，它們的運動規律并非像精確的時鐘一樣運轉。在量子論中，原子的測不準性被認為是大自然的內在本性。

量子場論所描述的“基態場”，場的“基態”被激發而產生相應的粒子，這類事件出現的次數也并非按照一定周期反復發生。再有，在真空狀態下，場處于基態時，空間沒有可觀測的粒子。因此，有一些學者從哲學的角度認為，討論一個空空如也的空間的時間是沒有意義的。

顯然，對于時間的本質，站在不同的學術角度有不同的理解，所得出的結論也不同。在牛頓力學看來，時間是對稱的。在牛頓力學中，對二個不同的時間方向是不能區分的，這就是說，根據牛頓方程式，一個人是在變老還是在變得年輕，人們將感到茫然。

熱力學第二定律則否認了物理過程的可逆性，認為所有的能量轉化都是不可逆的。這使得人們想到了時間箭頭，似乎覺得時間確實是在流逝的。然而，人們卻看到，植物利用太陽光進行光合作用，植物又被人利用作為能源，然后再通過人生產出新的能源（例如太陽能）。我們應該如何判斷這種時間箭頭呢？

德國物理學家克勞修斯曾經說：“在一切自然現象中熵的總值永遠只能增加而不能減少?！卑凑者@個說法，宇宙的熵值最終會趨向一個極大值，這時的宇宙便會進入到死寂的永恒的狀態。奧地利物理學家玻耳茲曼也有類似的觀點，他建立了“熵”與系統微觀性質的聯系，認為熵的不可逆的增加可以用分子無序性增長來表達，即：分子分布井然有序，熵減少；分子分布散亂，熵增加。而在玻耳茲曼熵的表達式中，“不可逆的熱力學是一個趨向于概率增加的態的變化”。由此可見，玻耳茲曼的觀點，反映了不可逆性和牛頓力學所具有時間反演不變性的不可調和。

反映時間不可逆性和可逆性的例子，在宇宙發生的事件中以及在人們的日常生活中都可以找到。春夏秋冬是人們最常見到的自然事件，在我們看來，春天是四季循環的開始，季節的氣候變化也遵循著春夏秋冬的順序發生變化。然而，地球的原始氣候變化，并不是一開始就按照這一時間箭頭，當時的地球氣候十分惡劣，異常多變，就像失靈的儀表上的指針。

一杯以水、咖啡和牛奶混合的飲品，它們不會再自然分離變成水、咖啡和牛奶。不過，如果杯子里是由水和泥漿混合的水，那么經過一段時間之后，泥漿的沉淀會使得渾濁的水變得清澈起來。

當一只杯子從桌面掉落地上，我們通常想到的是，杯子會破碎。破碎的杯子不會自然而然地變成一個完好的杯子，而且也不會自然而然地回到桌面上。慶幸的是，意料之外的事件有時會發生，掉落地上的杯子不一定就會破碎，甚至因為在杯子的下落點剛好有一個膨脹的氣球而反彈跳躍到桌子附近的一張矮小的椅子上。如果考慮到多種因素，比如：杯子撞上一個較大的氣球，氣球被杯子碰撞時發生爆炸，而杯子與氣球碰撞的角度恰好使杯子被彈回到桌面上。當然，這種改變了杯子時間命運的概率雖然不多，但由于存在著某種外力作用的可能性，這種概率畢竟是存在的。

人類社會是一個開放性系統，一群互不相識的來自不同地方的人走到了一起。開始時，這一人群是處于無序狀態的，由于生存利益的需要，他們之間的關系逐漸的自然而然的被拉近而變得有序起來。可是后來，同樣是由于生存利益的需要，原來的有序狀態被分化瓦解，使原有的有序包含了無序。

從宇宙的演化史看來，我們有更多的理由相信，宇宙系統同樣也是開放性的。太陽系是宇宙系統中的一小部分，地球生物物種所經歷的從無到有，從滅絕到爆發，至今發展到多樣性的事件就是最好的說明。

在宇宙時間的問題上，大爆炸理論并沒有預先假設在宇宙奇點爆炸之前存在任何東西，并且以否決一切對宇宙奇點的質疑，認為質問宇宙奇點之前的事件是“毫無意義”的。就是在這種宇宙奇點獨大的前提下，時間隨著“奇點”的大爆炸開始了，于是有了空間、能量、光和飛奔的粒子。

令人疑惑的是，如果宇宙系統是封閉的，大爆炸理論的宇宙奇點根本就不可能出現。無論宇宙是在膨脹還是在收縮，這一事件至少必須有能量的參與。但是，封閉的宇宙存在著這種足夠大的能量嗎？是什么能量可以把某種莫名的狀態壓縮成宇宙奇點呢？

在下面的一個例子中，我們假設：一位自助旅行的自行車獨行客在途中暈倒在公路邊，這位自行車旅行者的命運結局可能有二種，第一種可能是，由于被路過的司機發現時，已經錯過了搶救的機會而死亡。第二種可能是，幸而被一位司機及時發現送往醫院而得救。在現實中，這二種可能性通常是隨機的。然而，還會有一種意外情況出現，那就是在這位自行車旅行者被司機送進醫院之后，醫生診斷旅行者的心跳已經停止，但經過抱著一線希望的搶救，這位旅行者幸運地活過來了。由死亡到復活經歷過生命時間的停頓，生命時間經歷了“現在”的結束，復活便意味著進入“未來”。在這種“死而復生”的事件中，我們如何判斷時間箭頭呢？復活者是活在“現在”還是“未來”呢？

在人類的經驗中，時間是有箭頭的，這不僅僅是因為可以羅列出許許多多的例子，最根本的原因在于，人類的文明需要時間箭頭。不管科學家對時間本質得出什么樣的結論，時間箭頭將永遠不會失去它在人類社會中所扮演的重要角色。

時間的“過去”、“現在”和“將來”究竟是什么呢？通俗地說，人們曾經經歷過的便是過去，人們正在思考的時候就是現在，人們想得到而尚未得到的那種期待著的時刻就是將來。

那么，時間又是什么呢？從眾多表現“時間”的事件之中，例如：宇宙的演化，天體的運動，四季的交替，生命的誕生、成長和死亡等等，我們都可以看到能量的“影子”。從中也似乎可以看到，時間就是這樣一種過程，這種過程是能量的積聚和耗散。

時間到底是真實的還是虛幻的？有沒有一種情況，可以代表時間真實的方向呢？至今，人們對于“時間”本性仍然感到迷惑。

道家的老子如是說：“道可道，非常道；名可名，非常名?！碧K軾的《題西林壁》一詩如是說：“橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。不識廬山真面目，只緣身在此山中?！?/p>