時(shí)間的連續(xù)性

1、愛菲斯哲人赫拉克利特說過，人不能再次踏進(jìn)同一條河流。有一個(gè)與人類一樣古老的問題──時(shí)間是什么？“時(shí)間”是現(xiàn)代物理學(xué)的重要研究課題。伽利略為提高記時(shí)工具的精確性做出了很大貢獻(xiàn)。從古人類到愛因斯坦，我們試圖描述人類時(shí)間觀的演化過程。一元復(fù)始，萬象更新。歲月匆匆，如白駒過隙，稍縱即逝，令人生發(fā)出無限感慨。我們面對著一個(gè)古老而又始終新奇的話題：時(shí)間是什么？時(shí)間是什么？它從往昔流向未來，從不曾逆轉(zhuǎn)，也不曾停頓；發(fā)生過的同一事件便不可再現(xiàn)；當(dāng)人身

2、心愉悅的時(shí)候，時(shí)間轉(zhuǎn)瞬即逝；當(dāng)人百無聊賴的時(shí)候，便感到度日如年。時(shí)間對現(xiàn)代物理學(xué)來說也是重要研究課題之一，我們可以舉出許多試圖解釋時(shí)間的活躍議論，像“黑洞時(shí)間”、“虛數(shù)時(shí)間”、“時(shí)空旅行”、“時(shí)間粒子”等等，可謂奇想篇，不勝枚舉。這些議論的共同特征就是相信終有一天人類會實(shí)現(xiàn)在時(shí)間長河中的任意遨游。超時(shí)空旅行是人類無數(shù)世代的夢想，古今亦然。1895年，英國著名科幻作家威爾斯在他的《時(shí)間機(jī)器》這部小說中，第一次把人類的夢想化為一部形象的文字

3、。在這部小說中，主人公乘著時(shí)間機(jī)器前往公元80萬2701年的未來探尋了一番。在威爾斯之后若干年，愛因斯坦創(chuàng)立的“相對論”從理論上證實(shí)這種超時(shí)空旅行是可能的。在一部名為《背向未來》的膾炙人口的科幻電影中，主人公實(shí)現(xiàn)了前往已逝歲月的旅行。這種旅行可能性一直困擾著包括當(dāng)代著名物理學(xué)家斯蒂芬霍金在內(nèi)的不少科學(xué)家，他們尚未對此做出是否可能的回答。對這種可能性有人斥之以異端邪說無稽之談，如果哪個(gè)人真的實(shí)現(xiàn)了回返往昔的時(shí)空旅行，就必得否定父母，請問他

4、自己是如何來到世上的呢？時(shí)間是什么？它是人類具有“時(shí)間”這一概念以來，世世代代經(jīng)年累月尋求其答案的最深不可測的謎。我們不妨試著描述一下從往古人類到愛因斯坦的相對論問世，人類時(shí)間觀的演化過程。時(shí)間：周而復(fù)始之物公元前3000年前后，古埃及人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)東方既白出現(xiàn)大犬座的天狼星，這便是尼羅河將要泛濫的前兆。據(jù)此，他們把一年分成了泛濫期、土地恢復(fù)期、干期三部分，沿尼羅河創(chuàng)立了農(nóng)耕業(yè)。古埃及和古巴比倫都是以農(nóng)耕業(yè)為中心的文明，所以詳細(xì)了解一年中季

5、節(jié)的轉(zhuǎn)換是必要的。可以想見，他們會認(rèn)真觀察形形色色的星辰、太陽和月亮的運(yùn)行，努力理解時(shí)間推移的含義。經(jīng)過長時(shí)間觀測和經(jīng)驗(yàn)的積累，他們發(fā)現(xiàn)，太陽在天空規(guī)則地改變著位置，經(jīng)過一定時(shí)間后，月亮在天空的移動(dòng)也有一定的周期。擁有了這樣的知識，古代人類當(dāng)然很快就明白了，這些天文現(xiàn)象與自己的生活有著密切的關(guān)聯(lián)。久而久之，古代人類知道了天文現(xiàn)象各有其固有的周期性，具有了歷法和時(shí)間的概念。在古埃及遺留下來的卡爾納克神廟中，就有能夠正確判斷夏至日日沒、冬至

6、日日出方向的回廊。古埃及人通過觀測太陽在天空經(jīng)過的“路徑”，了解了一年的長短，據(jù)此制訂了“太陽歷”。通過詳細(xì)的天文觀測，他們發(fā)現(xiàn)一年之長為三百六十五又四分之一天，天狼星拂曉前升上東天的周期是1460年。根據(jù)天文現(xiàn)象計(jì)算時(shí)間推移的不光是埃及人。英國有一座巨石陣，其中有一條被稱為“大街”的平坦道路。它指向可以看到夏至日日出的方向，這里還可以觀測冬至日日出的方向，一年里月亮在天空的移動(dòng)情況，形狀各異的巨石被安排得各有其位。古代蘇美爾人和巴比倫

7、人通過觀測裝點(diǎn)著夜空的星群，發(fā)現(xiàn)一年之長差不多是365天，還找到了與之對應(yīng)的36個(gè)星座，通過星座的移動(dòng)，了解一年中四季的變換。在這些星座中，他們把位于太陽運(yùn)行“路徑”上的12個(gè)星座稱為“獸帶座”，一直保留至今。他們根據(jù)月亮在天空的運(yùn)行，把表示月亮在每天晚上位置的星座劃分為28個(gè)星宿，通過觀測這些星宿來判斷時(shí)間。其實(shí)，月亮在天空運(yùn)行一周的時(shí)間是二十七又三分之一天左右，28個(gè)星宿的劃分并不正確，可是古代人類并沒有分?jǐn)?shù)和小數(shù)的概念，他們只能想

8、象月亮停留在28個(gè)星宿上。迄今為止，我們劃分時(shí)間的方法都是周期性的，可以想到，古代人類會覺得一天也好一年也好都是循環(huán)往復(fù)的，正因?yàn)槿绱?，他們才憑著時(shí)間周而復(fù)始的想象，制訂了歷法。古人的達(dá)觀和對時(shí)間的追求古埃及人把一年分為360天與5天之和，把5天加在一年的末尾，并用“360”將天空分割開，作為測量角度的基準(zhǔn)。測量角度的“六十進(jìn)制”正是基于這一實(shí)踐被發(fā)明的。古埃及人把天空劃分為36個(gè)星座，觀測這些星座在一年時(shí)間里橫貫天空，從而利用星座計(jì)算

9、時(shí)間。夏夜大約有8個(gè)小時(shí)，而在這段時(shí)間里有12個(gè)星座橫過天空，于是古埃及人把夜晚確定為12個(gè)小時(shí)，同樣，白晝也被確定為12小時(shí)，由此看來，在當(dāng)時(shí)人們的心目中，一年中的時(shí)間是可以伸縮的。由于晝夜每小時(shí)的長短在一年中是“靈活”的，依今天的眼光來看實(shí)在是太別扭了。古人如此滿不在乎時(shí)間的精確性，真是過于達(dá)觀了。每天24小時(shí)，午前、午后各12小時(shí)，這是我們能夠追溯到的時(shí)間劃分。為了在一天內(nèi)把握時(shí)間的進(jìn)程，古人研究出了計(jì)算時(shí)間的機(jī)械，這就是我們現(xiàn)在

10、已經(jīng)知道的沙漏和水時(shí)計(jì)。在古埃及，人們把木板裝訂成“T”字形，豎板前端彎成90度，這樣就可以根據(jù)橫板在豎板上投下的影子來判斷時(shí)間。這種工具看上去很像今天的剃須刀。在古人具有的時(shí)間概念中，每天、每年都是循環(huán)往復(fù)的，沒有必要把握準(zhǔn)確的時(shí)間。不過，古人萌發(fā)了這樣的思考：固然無須把握循環(huán)往復(fù)的時(shí)間，然而接踵發(fā)生的的感受，時(shí)間基本上已經(jīng)超越了空間的束縛。通過網(wǎng)絡(luò)，紐約和塞內(nèi)加爾的人可以在同一時(shí)刻得知最新的消息。計(jì)時(shí)越來越精確真正的時(shí)間革命是13世

11、紀(jì)機(jī)械鐘表的出現(xiàn)。它的出現(xiàn)使人類從大自然手中奪回了對時(shí)間的控制權(quán)。隨后，機(jī)械鐘表用游絲代替了笨拙的鐘擺，使計(jì)時(shí)器縮小成可以像珠寶一樣隨身攜帶的物品。真正讓時(shí)間精度得到質(zhì)的飛躍的是原子鐘。其納秒級(十億分之一秒)的精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他可觀測的物理學(xué)單位。人類越來越困惑“時(shí)間究竟是什么”仍難以回答，在討論什么叫“光陰似箭”的時(shí)候，物理學(xué)家們和哲學(xué)家們都沒有一個(gè)共識。人類對時(shí)間的困惑由來已久，因?yàn)樗前ㄟ^去、現(xiàn)在與將來三個(gè)部分的奇特存在，難以

12、定義。古羅馬先哲奧古斯丁在《懺悔錄》中描述：“時(shí)間究竟是什么？這個(gè)問題如果沒有人問我，我就知道它的答案；要是有人讓我解釋的話，我就不知道了?！迸c哲學(xué)家相比，追求客觀的物理學(xué)家本應(yīng)該有更樸實(shí)的回答，但他們在解釋“光陰似箭”時(shí)，只能含混地說，時(shí)間是以“每秒鐘一秒”的速度前進(jìn)。很明顯，這種說法與玄學(xué)沒什么差別。更為有趣的是，現(xiàn)代理論物理學(xué)中最為熱門的主題竟然是：時(shí)間是否是一種幻象?？磥?，時(shí)間的本質(zhì)確實(shí)是個(gè)極傷腦筋的問題。對大多數(shù)人來說，時(shí)間不

13、僅僅是單向度的真實(shí)存在，還是他們生活中的支配力量，他們時(shí)常地注意鐘表上的刻度，科學(xué)家也不知道這種行為是出于天性，還是后天訓(xùn)練的結(jié)果。當(dāng)然，也有許多人感到自己經(jīng)常遇到似乎經(jīng)歷過而實(shí)則沒有經(jīng)歷過的事情和環(huán)境，或者覺得自己陷入了反復(fù)呈現(xiàn)的自然韻律中，但這并不一定意味著不可知力量的存在，科學(xué)家將之解釋為人體內(nèi)各種生物鐘運(yùn)行的結(jié)果。也許，生物鐘也是時(shí)間的一種表現(xiàn)形式。盡管時(shí)間如此難以琢磨，人類還是會照例慶祝各種節(jié)日和紀(jì)念日，同時(shí)，世界上將會出現(xiàn)越

14、來越多諸如即時(shí)通訊、一小時(shí)快照沖洗服務(wù)、快速結(jié)賬柜臺、特快專遞等與時(shí)間賽跑的各種事物。這也許是唯一讓世界顯得合理有序的方式。艾敏愛因斯坦的時(shí)間觀據(jù)說，愛因斯坦在向普通人解釋相對論時(shí)，曾用過一個(gè)形象的比喻：“對一個(gè)男人來說，與美女共坐的一個(gè)小時(shí)只相當(dāng)于一分鐘；但如果讓他坐在火爐上，那么他會覺得一分鐘相當(dāng)于一個(gè)小時(shí)，這就是相對論?！边@個(gè)故事聽起來有杜撰嫌疑，但實(shí)際上確有其事。不久前，美國科學(xué)專欄作家米爾斯基在某個(gè)圖書館的故紙堆中意外發(fā)現(xiàn)，這

15、個(gè)比喻其實(shí)是愛因斯坦一份短篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告的摘要中的一部分。這篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告發(fā)表于1938年的《熱科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)》(現(xiàn)已?？?第一卷第九期。以下就是這則實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全文：實(shí)驗(yàn)報(bào)告：外在感受對時(shí)間膨脹的影響愛因斯坦美國新澤西州普林斯頓高等研究院實(shí)驗(yàn)摘要：對一個(gè)男人來說，與美女共坐的一個(gè)小時(shí)只相當(dāng)于一分鐘；但如果讓他坐在火爐上，那么他會覺得一分鐘相當(dāng)于一個(gè)小時(shí)，這就是相對論。觀察者的坐標(biāo)參照系和心理狀態(tài)都有可能影響其對時(shí)間流逝的感知，以下我將對此進(jìn)行實(shí)

16、驗(yàn)探討。實(shí)驗(yàn)方法：首先，我需要找到一個(gè)火爐和一名美女。可惜的是，我無法得到火爐，幫我煮飯的女士禁止我接近廚房一步。不過我搞到了一部1924年制造的松餅機(jī)，它能夠加熱到相當(dāng)高的溫度，實(shí)驗(yàn)效果與火爐相當(dāng)。接下來是如何接近一名美女，這也是個(gè)大問題。幸好，我認(rèn)識卓別林，曾參加他1931年影片《城市之光》的首映，而他妻子電影明星寶麗戈達(dá)，擁有著美麗的面孔。于是，我請卓別林為我安排與他妻子見面。討論：我坐火車到紐約與戈達(dá)小姐在中央車站的大蠔酒吧見面

17、，她確實(shí)十分明艷。我馬上與她進(jìn)行了交談，在我認(rèn)為過了1分鐘的時(shí)候，我看了看手表，發(fā)現(xiàn)我們已經(jīng)交談了57分鐘，四舍五入的話就是1個(gè)小時(shí)?；氐郊液螅也迳纤娠灆C(jī)的插頭，機(jī)器加熱后，我穿著長褲和白襯衫坐在它上面，1秒鐘后我就站了起來，我感覺這1秒鐘很長。為了保持?jǐn)⑹鲋械挠?jì)量單位一致，我將這漫長的1秒鐘看作1分鐘。最后，我給醫(yī)生打了電話。結(jié)論：觀察者的心理狀態(tài)確實(shí)能影響其對時(shí)間流逝的感知。從以上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以看出，愛因斯坦確實(shí)是個(gè)幽默感十足的人