時間,究竟是什么?
這個看似簡單的問題,卻難倒了無數先哲。
從最質樸的現象來看,人們臉上逐漸增多的皺紋,太陽的東升西落,四季的循環交替,這些變化讓我們直觀地感受到時間的流逝。我國古人用 “光陰” 來指代時間,“光陰者百代之過客”,這短短數字,飽含著古人對時間的深刻認識。
實際上,從科學定義來講,時間是物質永恒運動、變化的持續性與順序性的體現,涵蓋時刻和時段兩個重要概念 。
盡管我們能通過事物的生死輪回,間接地感知時間的存在,可時間的本質究竟是什么?無數科學家試圖深入剖析,卻始終未能達成一致。甚至有人大膽提出,時間或許并不存在,只是人類記憶功能衍生出的一種錯覺。
那么,時間是否真實存在?
早在公元前,中外思想家們就已經開始對時間展開思考,并將相關理論應用于實際生活。
古埃及時代,人們觀察到晝夜交替的現象,于是將一天劃分為兩個部分,每個部分包含 12 個相等的時間間隔。為了追蹤太陽的移動方向,他們建造了大型方柱,這便是日晷的雛形。
同一時期,在遙遠的東方,我國正處于春秋時期,百家爭鳴,各種思想學說蓬勃發展,對時間的思考也層出不窮。
尸子在其著作《尸子》中,為時間下了精準的定義:“四方上下曰宇,往古來今曰宙”。這里的 “宇” 代表空間,“宙” 則代表時間,宇宙就是空間與時間的有機結合。
這一學說在天文觀星領域得到了廣泛應用。尸佼,即尸子,是戰國時期著名的政治家,也是先秦諸子百家之一,作為三晉思想文化的杰出代表,他的這一理論對后世產生了深遠影響。
在古代中國,人們對時間的認識大多源于觀星活動。
通過觀測星辰,劃分區域,制定了沿用千年的歷法 —— 天干地支紀年法。將一天劃分為十二個時辰,一年分為十二個月。北宋時期,又將十二個時辰細分為二十四個部分,“小時” 的概念由此誕生。為了更準確地計時,古代勞動人民發揮智慧,發明了日晷和滴漏等計時工具。
此外,還專門安排了更夫負責報時。然而,受傳統觀念影響,我國古代更注重實用性,除少數思想家外,鮮有人深入探究時間的本質,大多只是將其作為計時的歷法使用。
直到清末,西方思想涌入,我們才開始對時間有了更深入的認識。日晷作為觀測日影計時的儀器,通過日影的位置來確定時辰或刻數,在我國古代被廣泛使用。
在西方,對時間的深入探索始于文藝復興時期。
但直到 17 世紀,艾薩克?牛頓的出現,才真正掀開了時間探索的新篇章。牛頓熱愛閱讀天文學著作,站在伽利略等巨人的肩膀上,建立起經典物理理論。
牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中,對 “時間” 和 “空間” 給出了獨特的定義。在他的理論中,時間和空間是 “絕對的”“真實的”,即 “絕對空間” 和 “絕對時間”。絕對空間與外界任何事物無關,始終保持相同且靜止。
而對于絕對時間,牛頓這樣描述:絕對的、真實的和數學的時間,按照其自身的性質,均勻地流動,與外界任何事物無關。由于人類通過感官感知到的時間和空間容易產生偏見,牛頓將其分為絕對的和相對的、真實的和貌似的。人類只能感知相對時間,無法直接感受絕對時間。
同時,牛頓指出時間具有一維性,如同射出的箭,只能向前運行,不可回溯。時間的先后順序,使得事件發生的順序能夠按照過去 - 現在 - 未來的序列確定(時間點 / 時刻),也能夠衡量事件持續的時長以及事件之間的間隔(時間段)。
也就是說,時間的本質是事件或現象發生的順序。然而,牛頓并未對時間為何從前到后順時針方向流動作出詳細解釋。
在宗教和神話中,也有關于時間的獨特描述。例如,《西游記》中的 “天上一天,地下一年”,《圣經》里的 “主看一日如千年,千年如一日”,都表明在不同空間中,時間的流速存在差異。
19 世紀,德國物理學家克勞修斯于 1850 年提出熱力學第二定律,為時間本質的探索帶來了新的突破。
該定律指出,一個孤立系統有增加混亂程度的趨勢。例如,反復投擲硬幣,經過較長時間后,正面和反面數量相等的可能性最大。
在孤立系統中,混亂程度只會增加,直至達到最大化,這就是熵增定律,熵用來表示系統的混亂程度。
在物理學中,熵似乎暗示著一個特定的行進方向,有時被稱為 “時間之箭”。隨著時間的推移,孤立系統的熵狀態只會增加,不會減少。
比如,在水缸中滴入墨水,墨水會隨著時間擴散,進行布朗運動,最終完全混合,且無法自動重新分開。這表明孤立系統在過去是有序的,各部分相互獨立,而在未來則是無序的,各部分相互關聯,且這一過程不可逆。
然而,1892 年,法國數學家昂利?龐加萊證明了一個定理 —— 龐加萊回歸,即 “孤立的、有限的保守動力學系統的組態在足夠長的時間后可恢復到任意接近初始組態”。
這意味著任何粒子在經過漫長時間后,必然能回到無限接近其初始位置的地方,這與 “時間之箭” 的原理相悖,時間似乎具有周期性,這一發現讓人們對時間的存在產生了更多困惑。
就在人們對時間的認識陷入迷茫之際,猶太裔物理學家阿爾伯特?愛因斯坦于 1905 年提出相對論,徹底打破了牛頓經典力學中的絕對時間觀念。
在愛因斯坦的理論中,時間是宇宙構成的一部分,無法獨立于空間存在,時空是不可分割的整體。相對論將時間與三維空間融合,形成了四維時空,構成了宇宙的基本結構。
與三維坐標不同的是,時間具有單向性。相對論還指出,時間和空間并非絕對,觀察者在不同的相對速度或不同時空結構的測量點,所測量到的時間流逝速度是不同的,這就是著名的鐘慢效應(時間膨脹)。
1971 年,物理學家哈菲爾(Joe Hafele)與基廷(Richard Keating)通過實驗驗證了這一效應。
他們將高精度原子鐘放在飛機上繞地球飛行,然后與地面上的相同時鐘進行比較,結果證實飛機上的時間流逝比實驗室里的慢。
根據愛因斯坦的理論,移動速度越快,時間流逝速度越慢,當移動速度達到光速的一半時,時間約慢 13% 。愛因斯坦的相對論推動了現代物理學的發展,奠定了現代物理學的基礎,證明了時間的相對性和單向性。
隨著科學的不斷進步和對宇宙探索的深入,有人開始懷疑時間存在的真實性,甚至認為時間是人類記憶功能產生的錯覺,并不真實存在。
但在現代物理學中,時間是構成宇宙的重要部分,時空物質三位一體,沒有時間,就沒有宇宙。馬克思哲學也指出,時間是物質運動的存在形式,具有一維性和不可逆性。
這種認為時間不存在的觀點,可能是對愛因斯坦寫給朋友信中 “對我們這些相信物理的人,過去、現在和未來之間的區分只不過是頑固的幻覺” 這句話的過度解讀。
事實上,愛因斯坦提出狹義相對論,將時間、空間和物質結合起來進行解釋,構建了四維時空理論,論證了時間與速度的關系,提出了質能方程和光速限制原則,以及時間在不同速度參考系下的膨脹效應,這些理論都離不開時間這一重要標尺。
在現代科學體系中,時間是物理學的七個基本量(長度 m、時間 t、質量 kg、熱力學溫度 k、光強度 cd、物質的量 mol、電流單位 A)之一,在數學、化學、物理等各個領域都發揮著重要作用,缺失時間,這些學科的公式和定理將無法成立。
盡管在一些基本物理學定理中,時間不參與計算,但這并不意味著時間不存在,它時刻參與著宇宙間的一切事物,記錄著它們的變化。愛因斯坦所說的 “時間是一種錯覺”,實際上指的是 “現在、過去和將來之間的差別只是一種錯覺”,時間倒流或回到過去,在邏輯上是不成立的。
時間雖然是一種看不見、摸不著的抽象概念,但在宇宙范疇內真實存在,它沿著一維方向不斷向前,既不會停歇,也不會回溯。斯蒂芬?威廉?霍金通過解出廣義相對論中的愛因斯坦方程式,揭示了宇宙的時間有一個起始點,即宇宙大爆炸,在此之前的時間毫無意義。物質與時空必須同時并存,沒有物質,時間也就失去了意義。
也有人認為時間是人類為了便于思考宇宙,對物質運動進行的劃分,是一種人為規定的規則。康德就持有這種觀點,他認為時間不是一種已存在的維度,也不是會 “流動” 的實存物,而是一種心智概念,與空間和數相結合,幫助人類對事件進行排序和比較。
例如,我們將地球繞太陽一圈的時間定為一年,一年分為 12 個月,一個月分為 30 天或 31 天,2 月定為 28 天或 29 天,這些都是為了更好地認識世界和安排生產生活而進行的人為劃分,他們認為時間本身并不存在,只是人類表達事物的產物。
然而,這種觀點犯了形而上學的錯誤。物質運動離不開時間和空間,時空是物質運動的存在形式,二者不可分割。
否定時間的存在,就等同于否定了愛因斯坦的四維空間理論,那么宇宙將變成三維,宇宙的發展將無從談起,生命和人類也不會出現,物質運動也將不復存在。
宇宙的膨脹、生命的衰老、日夜的更替,乃至基本粒子的裂變、聚變和衰變,一切事物的運動都在證明時間的客觀存在。事物的發生、發展和變化,都是時間存在的有力象征。沒有時間,人類的生長、衰老和死亡都將成為泡影,人類也將不復存在。
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