從牛頓機械時間觀的特性探求時間本質(zhì)問題

石 藝

人類文明發(fā)展至今，無論是哲學(xué)還是科學(xué)都從未停止對時間問題的探索。時間的本質(zhì)到底是什么？時間的測量何以可能？時間具有可逆性嗎？事實上，我們目前所使用的測度時間來源于牛頓的機械時間觀。本文將從牛頓機械時間觀的內(nèi)容來分析其特性，以期闡明其對時間本質(zhì)的解析。

一、牛頓機械時間觀的內(nèi)涵

(一)絕對時間觀與機械時間觀

牛頓的機械時間觀與其機械的世界觀相匹配，而牛頓機械的世界觀是改造了機械論的自然觀而形成的。機械的自然觀“把自然當成機械一樣運動，具有一定的目的性，朝著某個神秘的目的前進。這個目的就如同上帝創(chuàng)造宇宙，看成一臺巨大的機器，一經(jīng)啟動，就可以因其構(gòu)造而完成所要完成的工作。”[1]這是一種形而上學(xué)的目的論自然觀。

隨著在力學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，牛頓將這個神秘不可測的目的置換為“力”。他認為，這個世界應(yīng)該是“由運動現(xiàn)象去研究自然力，再由這些力去推演其他現(xiàn)象”[2]。由此，牛頓放棄了形而上學(xué)的目的論說法，把物質(zhì)的運動和力當成是這個世界本原的存在。機械一詞最開始是作為機器自然觀的表達，到了牛頓這里就被深化為“以力的觀念取消自然的目的論后，自然就完全成為一個獨立于人的、無目的的物的集合——‘自然界’”[3]，成為一種獨立于人的心靈、可被預(yù)測、決定論的機械的觀念。

在這樣的機械的世界觀下研究牛頓的時間觀，時間就像空間那樣成為一個包裹住這個世界的容器，物質(zhì)的運動都沿著既有的軌道前行，生命的意義和自由意志也消弭于這樣的時間之中，時間表現(xiàn)出絕對內(nèi)在、理性化的特性，成為一種完全外在于生命和運動的絕對存在。同時，運動本身被完全地幾何化和數(shù)學(xué)化，帶有明顯的必然性的特征，因而我們把這樣絕對的時間觀稱之為機械時間觀。

(二)絕對時間與相對時間

牛頓的絕對時間作為物理學(xué)一個基本的參量，絕對性是牛頓對時間定義的基本特性。牛頓在《自然哲學(xué)之數(shù)學(xué)原理》一書的開篇就給出了自己的絕對時間觀，并明確指出存在絕對時間和相對時間：

“絕對的、真實的和數(shù)學(xué)的時間，自然而然地根據(jù)它自己的本性在穩(wěn)定的流逝，與任何外部事物毫無關(guān)系。時間用另外的名稱被叫做期間(duration，也翻譯為綿延)；相對的、表觀的和普遍的時間，是通過運動對期間進行的某種可察覺的和外顯的(不管是準確的還是非準確的)度量，它通常被用來取代真實的時間，比如1小時、1天、1個月、1年。”[4]

對于絕對時間和相對時間的區(qū)分是牛頓時間觀的基礎(chǔ)，在他的時間體系之下存在一個獨立的不依賴于運動和物質(zhì)的絕對時間，這是真實的時間本身。基于這個前提，科學(xué)家們運用技術(shù)根據(jù)物理學(xué)上的周期運動制作出鐘表，將時間進行均勻的劃分，形成了日常所使用的測度時間，這時候時間被給予一種幾何化和空間化的解釋，這種測度時間可以從物質(zhì)的運動之中被人們所察覺到，這是一種相對的表面的時間。前者的絕對時間是人們真正的時間，后者測度時間則是人們對時間的使用和感知。

對時間的絕對性和相對性的討論取決于對時間與運動關(guān)系的判定。當假定時間是運動的一個屬性，只有通過運動才能感知和測量時間，即在運動之外并不存在時間，這樣的時間就是相對的，相對于運動和物質(zhì)而存在的。反之，把時間看成像空間一樣先天的存在(這里的存在并不表明是現(xiàn)實實有，也可以作為人們心中認可的一種抽象的心理時間存在)，那么這樣的時間則是獨立于運動之外的，并且將運動包裹在時間之中，即使沒有運動和物質(zhì)，時間也如同空間那樣先天的存在于宇宙之間，這樣的時間便是絕對的。

牛頓的時間觀是一種絕對的時間觀，牛頓體系下的時間是絕對的、內(nèi)在的，具有均勻性和同質(zhì)性的；絕對時間與絕對空間將物質(zhì)世界的運動納入其中，卻不依賴于物質(zhì)和運動獨立存在，是永恒而絕對的。

二、牛頓機械時間觀的特性

牛頓的機械時間觀，即以牛頓絕對時間觀為核心，是表現(xiàn)出機械特性的經(jīng)典科學(xué)體系下的時間觀。本文接下來將從時間如何存在、時間的測量何以實現(xiàn)以及時間是否具有方向性三個方面具體解析機械時間觀的特性。

(一)與空間、物質(zhì)相分離的時間絕對性

時間的絕對性作為機械時間的基本特性，表現(xiàn)為時間是獨立存在而不依賴于物質(zhì)和運動。康德也贊成時空的絕對性：“如果從物體的經(jīng)驗的直觀和物體的變化(運動)中去掉一切經(jīng)驗的東西，即去掉屬于感覺的東西，剩下來的還有空間和時間，因此空間和時間是純直觀，他們是先天地給經(jīng)驗的東西做基礎(chǔ)的，所以它們是永遠去不掉的。”[5]盡管康德把時間描述成是一種純直觀，是容納人們感覺經(jīng)驗材料的先天直觀形式，但從他的論述中我們也可以看到這種純直觀也是絕對的。所有的事物和感覺經(jīng)驗都是基于時間而存在的，沒有時間就沒有經(jīng)驗，沒有經(jīng)驗材料我們的認識也無從談起；即使去掉屬于感覺和經(jīng)驗的東西，時間和空間也亦然存在，時空是獨立于物質(zhì)運動的，但物質(zhì)運動卻依賴于時空被人們所直覺。

叔本華繼承了牛頓對時間絕對性的觀念，并表明測度時間就是通過在時間中運動的物質(zhì)而得到的，盡管時間的存在并不依賴于物質(zhì)運動。叔本華指出：“所有的事物都能被思想從時間中清除，但時間卻不可能被思想清除……時間不能通過自身而被測量，只能通過時空中的物質(zhì)運動間接地進行測量：比如，通過太陽和鐘表的運動測量時間。”[6]總的來說，時間的存在具有絕對性，它不依賴于物質(zhì)和運動，但時間的存在和測量需要通過物質(zhì)和運動才能夠被感知。空間就像是一個巨大的容器，時間則是一條長河，物質(zhì)和運動被絕對的時空所容納得以存在，沒有時空也就沒有物質(zhì)和運動。時間本身具有先在性和絕對性，這就是牛頓經(jīng)典的絕對時間。

現(xiàn)代的時間觀沿用了牛頓絕對時間的觀點，關(guān)于時間本質(zhì)問題的討論，很多都是建立在絕對時間存在的觀點之上的。絕對時間存在，并且凌駕于物質(zhì)和運動之上，成為一切物質(zhì)和運動可能的前提。當代有物理學(xué)家在討論時間本質(zhì)的時候聲稱：“人們對時間流逝的感覺是我們的錯覺，時間只是單純地存在著，并不存在時間的流動。”[7]可見，牛頓的絕對時間觀念影響深遠，科學(xué)家在對時間進行測量和應(yīng)用的時候都假定了絕對時間的存在，這個時間同空間一樣先天地包容著物質(zhì)和運動。這些觀點體現(xiàn)了人們對于機械時間觀中時間的絕對性的認可，時間就像空間那樣被人們推到一個先驗的絕對的位置之上，它們的區(qū)別僅僅在于我們能通過對空間進行測量和感知空間的絕對存在，但對于時間的存在更多的只能通過測度時間而得到。

機械時間觀的根本出發(fā)點就是承認與空間、物質(zhì)相分離的時間的絕對性。時間的絕對性將時間變成一個像空間一樣的容器，盡管物質(zhì)和運動發(fā)生在其中，卻并不真的作用于彼此，而是表現(xiàn)出一種本質(zhì)的機械特性。

(二)時間的空間化：同質(zhì)性和可分割性

機械時間觀肯定了時間與空間、物質(zhì)相分離的絕對性，盡管絕對時間是完全內(nèi)在的，但通過物質(zhì)的運動變化人們能夠感知到時間的存在和流逝。也正因為如此，科學(xué)家通過運動變化的速率，將時間進行數(shù)量化、幾何化的分割(之所以能進行這種分割，是因為機械時間觀假定時間是具有均勻性的，也就是這一刻和下一刻是同質(zhì)性且均勻的)，并應(yīng)用了相應(yīng)的技術(shù)制作出鐘表，從而得到人們現(xiàn)在所使用的測度時間，將時間均勻地分割成一秒鐘、一分鐘、一小時等。

測度時間使生活變得方便，讓人們隨時能知道現(xiàn)在是何年何月甚至精確到幾分幾秒，但我們時常還會覺得困惑。機械時間認為時間是均勻且同質(zhì)性的，那么這一秒和上一秒就沒有任何的差別，我的這一秒和別人的這一秒也是相同的。但人們能明確地感到玩四十分鐘喜歡的游戲，過得遠比研讀四十分鐘晦澀難懂的哲學(xué)專著快得多，甚至在同一個時間段中，物質(zhì)的變化也不是完全一致的。對于時間感受的差異讓人們不得不對時間是均勻流動且同質(zhì)的這個觀點產(chǎn)生疑問。會產(chǎn)生這樣的疑問的本質(zhì)在于，測度時間假定了時間的同質(zhì)性和可分割性，人們通過物質(zhì)運動變化感知到的時間是一種心理時間與我們所使用的測度時間之間存在差異，因而在使用測度時間概念去感知時間本身時就會出現(xiàn)差錯。究其本質(zhì)，測度時間是從絕對時間的同質(zhì)性和均勻性出發(fā)，它將時間進行空間化的處理，從而得到的關(guān)于時間的測量。只有當時間像空間那樣被當成是同質(zhì)的均勻的且可以被分割的，人們才能對時間進行測度。正如瓊斯指出的：

“當我們談?wù)摃r間的持續(xù)性，說出時間序列之時，我們就自然而然在心中想象了一個關(guān)于時間的直線，直線上的每一點都代表著不同的事件，而相隔的點之間意味著事件之間的距離。事實上，序列和間隔是我們對空間的描述，我們借用它來理解和測量時間。也就是說，為了得到簡單性的概念，我們將時間轉(zhuǎn)換為一種一維的空間在進行思考。”[8]

由此可見，測度時間采用了時間空間化的方式，得到了一個同質(zhì)且可分割的絕對時間。

機械時間采用空間化的方法將時間想象成一條永無止境的直線，時間間隔就會變成事件與事件之間位置的變化。可以想象一輛轎車以每小時30公里的速度行駛，那么一個小時之后這輛轎車就會在遠離它出發(fā)點的30公里的位置上。在談?wù)撨@輛轎車所經(jīng)過的這一個小時的運動時，會用30公里的位置的位移來表示。從這個簡單的例子出發(fā)，可以看出在日常生活中談?wù)摃r間的時候，是離不開事件和空間的，甚至?xí)捎檬录涂臻g來代替時間本身。那么，我們所談?wù)摰木筒皇菚r間本身，而只是基于絕對時間同質(zhì)性和可分割性得到的測度時間。機械時間對時間空間化的做法，是對時間進行理性化、幾何化之后關(guān)于時間的測量，與人們感受的心理時間產(chǎn)生了偏差。

(三)時間的對稱性

時間對稱性的問題是關(guān)于時間方向性的討論，時間是否是有箭頭的？時間可以被分割為現(xiàn)在，過去和未來嗎？時間對稱性的問題對我們的生活產(chǎn)生著巨大的影響，人類對時間的方向性一直存在著難以抑制的好奇和野心。

假設(shè)時間具有方向性，就意味著時間可以向前也可以倒退。如果時間是一去不復(fù)返，那么時間就像一支離開了弓弦的箭，只能不斷地向前，這就意味著人們必須把握住時間，因為這一秒過去了就將永遠不會回來；反之如果時間可以倒退，那么很多遺憾就可以得到彌補，但時間和生命就會變得沒有意義，事物運動和變化的規(guī)律也將更難以把握。假定時間沒有方向性，它既不會向前也不會倒退，它就只是存在著，那么它存在的意義就更多的同空間那樣，只是容納著物質(zhì)和運動的一個先驗的內(nèi)在而存在了。

牛頓并沒有把過多的精力放在時間是否具有方向性上，他認為沒有任何東西、任何外部環(huán)境能夠影響時間的消逝，沒有什么東西比始終的恒定滴答更不可動搖了。吳國勝指出：“時間在牛頓力學(xué)中，是一個先定的而且不再更動的框架……在牛頓的物理世界中，物理過程的時間方向性是無關(guān)緊要的。物體在力的作用下運動，最終指向未來還是會指向過去，這對于牛頓來說是無關(guān)緊要的。”[9]在筆者看來，牛頓對于絕對時間更多的是強調(diào)時間的絕對性和內(nèi)在性，并且認為時間是永恒的均勻的流逝著，但對于時間的方向性并沒有更多的關(guān)注，時間既可以向前也可以倒退，這對于牛頓而言并不是他絕對時間觀的重點。但在牛頓之后的近代科學(xué)家們，結(jié)合牛頓經(jīng)典力學(xué)確定了機械的世界觀，加強了牛頓關(guān)于時間對稱性的看法，在經(jīng)典物理學(xué)看來，時間并不具有方向性。

日常生活中，人們把時間分為過去、現(xiàn)在和未來，時間也總是罔顧人們的意志不斷地朝著未來這個方向前進。但在經(jīng)典物理學(xué)看來，人們從出生到死亡的不可逆轉(zhuǎn)，人們對光陰一去不復(fù)返的感嘆，人們對于時間箭頭不斷向前的認知，都只是人們的與外物相互關(guān)聯(lián)時所產(chǎn)生的幻覺。在牛頓那里，絕對時間永恒均勻流逝而不被物質(zhì)運動所影響，他的繼承者們則發(fā)展了這種觀點，在決定論的世界觀體系之下，所有的物質(zhì)運動都是可知的，因而無所謂過去和未來，過去現(xiàn)在未來都是被設(shè)定好可以被計算的。那么時間也就不具有方向性，或者說無所謂時間的方向如何，因為一切都是必然而沒有意外的。

很顯然，經(jīng)典物理學(xué)拒斥時間之矢的觀點并沒有得到人們的普遍認可，因為人們無法想象自己對于時間不斷向前，過去不可追的認知僅僅是出于一種幻覺。同時，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，尤其隨著人們對熱力學(xué)和熵的不斷了解，關(guān)于時間本質(zhì)問題也提出了越來越多新觀念。

三、結(jié)語

由此，我們得知牛頓的機械時間觀表明與空間、物質(zhì)相分離的絕對性則是它的根本特性，機械時間的絕對性將生命和物質(zhì)排斥在外，使其同空間那樣成為完全內(nèi)在的絕對存在；它的同質(zhì)性和可分割性則使得機械時間被進行空間化的處理，從而成為一種測度時間；機械時間作為物理學(xué)基本的標量，無所謂方向性。機械時間的各種特性也是相互交融的，對時間進行空間化的處理是基于時間的同質(zhì)性和可分割性，而時間的無方向性也必須基于時間的同質(zhì)性，時間的可測量則依賴于時間的可分割性。絕對性作為機械時間的根本特性，是機械時間其他特性的基礎(chǔ)。

人們從牛頓的機械時間觀的特性之中使用空間化的時間得到了測度時間，實現(xiàn)了社會與生活的某種有序。但機械時間的絕對性將時間與物質(zhì)運動相分離，機械時間作為外在于人的絕對存在，不與人發(fā)生聯(lián)系，給人們理解時間對于人和生命的意義帶來了困境，這種同質(zhì)可分割的空間化時間卻與人們感知到的時間相沖突。在這種機械時間的觀點之下，將物質(zhì)運動完全的絕對化、幾何化，過去現(xiàn)在未來并沒有差別，依據(jù)相關(guān)的參數(shù)就可以預(yù)測過去現(xiàn)在和未來，那么生命的多樣性和人的自由意志將被完全剝離。機械時間帶來的認識上的困境也成為后期機械時間觀被不斷批判的原因之一，但不可否認，基于牛頓經(jīng)典力學(xué)體系下的機械時間觀向人們揭示了一個自洽且有據(jù)可循的時空觀、世界觀，給探尋時間的本質(zhì)問題提供了許多思路和方向，是解釋時間本質(zhì)問題極為重要的思想之一。