感知時(shí)間

江先華

對時(shí)間本質(zhì)的理解，取決于我們的經(jīng)驗(yàn)和我們的觀念。我們通常談?wù)摰臅r(shí)間，基本是屬于一種“經(jīng)驗(yàn)時(shí)間”或者叫做“觀念時(shí)間”。時(shí)間是人們經(jīng)過各種不同的和無數(shù)實(shí)踐而獲得的一種概念。

世界歷法有過太陰歷(陰歷)、太陽歷(陽歷)和陰陽歷三種。人類最早的歷法以月圓月缺來確定年月季節(jié)，后來的歷法發(fā)展是根據(jù)太陽的運(yùn)動(dòng)周期定年歲季節(jié)。在中國的彝族文化史和現(xiàn)存的社會流行中就保存有“文明的彝族十月太陽歷”。而在中美洲，則有瑪雅人的圣年歷和太陽歷同時(shí)并記的歷法。

古代哥倫比亞人常用為期3天的星期；古希臘人則以10天為一周；巴比倫人最早使用7天為一周，是他們把小時(shí)分成為分和秒。在歐洲，從14世紀(jì)城市采用了機(jī)械鐘之后，一天就被劃分為均等的24小時(shí)。但是，一天為均等的24小時(shí)在地球上也不是普遍適用的。如果我們假設(shè)一個(gè)飛行員發(fā)現(xiàn)了與世隔絕的南極洲，他為那里的居民簡單介紹完外界文明的時(shí)候說：“1年有365天，一晝一夜為1天，1天有24小時(shí)，一小時(shí)有60分鐘，一分鐘有60秒。光的速度是每秒30萬千米?！敝?，飛行員留下一幅鐘表的畫像就匆匆離開了。聰明的南極洲居民后來就制造出“南極鐘”?！澳蠘O鐘”的走時(shí)是極端緩慢的，看上去它是靜止不動(dòng)的，這是因?yàn)槟蠘O洲的一個(gè)晝夜實(shí)在太長太長了。因此，南極洲居民發(fā)現(xiàn)飛行員關(guān)于光的速度的說法是錯(cuò)誤的，光的速度不是每秒30萬千米，而應(yīng)該大約是每秒11×107千米。

我們再假設(shè)，“木星人”視木星的自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)，但實(shí)際上木星的自轉(zhuǎn)速度比地球自轉(zhuǎn)一周的速度要快得多。當(dāng)“木星人”測量光速時(shí)就會發(fā)現(xiàn)，地球人說的光的速度是錯(cuò)的，光的速度實(shí)際上大約只有每秒12萬千米。

由此可見，時(shí)間源于我們對客觀世界的認(rèn)識和社會實(shí)踐，并因我們的觀念和經(jīng)驗(yàn)而產(chǎn)生成為一種概念，然后又成為被人類利用的工具。

愛因斯坦證明時(shí)間實(shí)際上是具有彈性的，運(yùn)動(dòng)的鐘要比不運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢一些。不過，從上述的例子里我們可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)的鐘也會比不運(yùn)動(dòng)的鐘走得要快。地球兩極點(diǎn)的角速度和線速度都是零，因此，處于除兩極點(diǎn)外的鐘都可以被視為運(yùn)動(dòng)的鐘，不運(yùn)動(dòng)的“南極鐘”要比兩極點(diǎn)外的鐘走得慢很多。因此，如果運(yùn)動(dòng)的鐘比不運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢，運(yùn)動(dòng)的鐘測得的光速相對不運(yùn)動(dòng)的鐘測得的光速就要快。例如，地面人員測得的光速是每秒30萬千米，但高速航行的宇航員的鐘所測得的光速相對而言就會快得多。相反，如果運(yùn)動(dòng)的鐘比不運(yùn)動(dòng)的鐘走得快，運(yùn)動(dòng)的鐘測得的光速相對不運(yùn)動(dòng)的鐘測得的光速就要慢。例如相比于“南極鐘”測得的光速。這說明了，時(shí)間不是絕對和普遍適用的東西，光的速度在不同的“經(jīng)驗(yàn)時(shí)間”里可以出現(xiàn)不同的值。

時(shí)間以它的運(yùn)動(dòng)去描述客觀世界中事物的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展，以及事物之間在運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展過程中可能形成的某方面的相互關(guān)系。然而，時(shí)間在描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的持續(xù)性和順序性的時(shí)候，并未能很好地反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)的隨機(jī)性和復(fù)雜性。我們說時(shí)間的量度是以穩(wěn)定的周期運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的，這句話本身就暴露了時(shí)間患有“先天不足”的缺陷，而它的這種缺陷是因人為導(dǎo)致的。

愛爾蘭物理學(xué)家斐茲杰諾曾經(jīng)就邁克爾遜·莫雷實(shí)驗(yàn)的否定結(jié)果提出了一種新奇的解釋。他認(rèn)為，一切物體都要在它的運(yùn)動(dòng)方向上收縮，收縮的大小隨運(yùn)動(dòng)速率的增大而增加。他為此提出了一個(gè)方程，以每秒11千米速度運(yùn)動(dòng)的物體，在運(yùn)動(dòng)方向上只收縮十億分之二左右。當(dāng)速度達(dá)到每秒15萬千米時(shí)，收縮15％，而達(dá)到每秒26萬千米時(shí)，則收縮50％。就是說，如果有一列50米長的火車以每秒26萬千米的速度駛過一個(gè)站臺時(shí)，假如站臺上的人有辦法測量到駛過站臺的火車的長度，那么，這列火車的長度就只有25米。

可這樣一來，意外的事情發(fā)生了。讓我們想像有兩名拳擊手面對面站在擂臺上，他們彼此的距離很近，伸直手即可觸摸到對方。甲拳擊手以每秒26萬千米的速度向?qū)Ψ酱虺鲆蝗?，可由于“斐茲杰諾收縮”，甲拳擊手的手臂縮短了原臂長的一半，他那快而準(zhǔn)的一拳卻打慢了，結(jié)果是甲拳擊手反而被對方的慢拳擊倒——雖然我們無法驗(yàn)證這一顯然很荒謬的意外事故。但事實(shí)上，高速行駛的火車的長度并沒有收縮，在火車上的人看來，倒是站臺的長度收縮了，就連站臺上站著的人都變得像一根根豎起的扁擔(dān)。這其中的原因人們是容易明白的，因?yàn)槿藗儚囊粋€(gè)跟物體相對地靜止的系統(tǒng)上看，物體的大小尺寸還是實(shí)在的。

在著名的“雙生子效應(yīng)”中，高速航行了若干年的宇航員回到地球之后發(fā)現(xiàn)，他比留在地球上的孿生兄弟年輕了。但是，我們并不能因此肯定“雙生子效應(yīng)”真的顯示了時(shí)間膨脹效應(yīng)，也不能因此推導(dǎo)出利用所謂的時(shí)間倒流能夠使我們回到過去。原子在實(shí)驗(yàn)室中被加速出現(xiàn)衰變變慢使不少的人相信，超光速現(xiàn)象確實(shí)存在，靈敏的原子鐘也已經(jīng)在中等速度的飛行器中記錄過微小的時(shí)間變慢現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在高能物理學(xué)中是屢見不鮮的。所以，人類可實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行就并非天方夜譚。真的如此嗎?我們不妨來看看以下的例子。

假設(shè)一個(gè)時(shí)間旅行者回到了過去，他駕著汽車走在20世紀(jì)80年代初的長安街上，可糟糕的是他把一個(gè)年輕的孕婦撞倒了，孕婦因此流產(chǎn)。更不幸的是，這位孕婦正是時(shí)間旅行者的母親，她腹中的胎兒恰恰是這位時(shí)間旅行者。這個(gè)假設(shè)帶來一個(gè)無法解決的難題，人類根本不能夠保證在時(shí)間旅行中絕對不發(fā)生意外的災(zāi)難事故。但在事故中死去的成員一旦包括有過去時(shí)間的人，就會導(dǎo)致時(shí)間旅行中的過去時(shí)間的事件與歷史的過去時(shí)間的事件不相符，這樣的話，從歷史的過去時(shí)間以來發(fā)生的史實(shí)便成為不可理喻的了。

我們再假設(shè)一個(gè)時(shí)間旅行者要回到鴉片戰(zhàn)爭年代的某一年份，但問題是，構(gòu)成這某一年代的歷史人物、事件和物質(zhì)的東西將如何被保存和保存在哪里呢?假如人類實(shí)現(xiàn)了回到一百年內(nèi)的過去，那么，為了滿足人的時(shí)間旅行，在某個(gè)地方就需要有以天計(jì)算的36 500個(gè)收藏真實(shí)歷史的時(shí)空。這顯然很荒謬。

我們從太空生物實(shí)驗(yàn)的報(bào)告中得知，一些被實(shí)驗(yàn)的生物在太空環(huán)境下生長、成熟變得緩慢，并表現(xiàn)出太空實(shí)驗(yàn)對生物生長的影響有一定的可逆性。但有的生物在回到地面之后，它們比一直留在地面上的同類生長、成熟得更快，顯示出生物在太空實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的時(shí)間膨脹回到地面后又加速了運(yùn)轉(zhuǎn)。這說明，時(shí)間膨脹效應(yīng)或時(shí)間倒流是時(shí)間隨運(yùn)動(dòng)和空間的變化所表現(xiàn)的在時(shí)間線性上的一種“隨機(jī)詐騙”行為。

當(dāng)然，在微觀世界里，時(shí)間的這種“隨機(jī)詐騙”行為是不明顯的。兩個(gè)氦核He4相碰撞形成一個(gè)鈹核Be8，奇妙的是，Be8幾乎立即就衰變成兩個(gè)原來的He4。這可以被視為時(shí)間倒流的一個(gè)事例。Be8顯示的時(shí)間倒流是由于條件不滿足Be8實(shí)現(xiàn)時(shí)間線性發(fā)展而出現(xiàn)的一種隨機(jī)性“倒流”行為。然而，Be8的衰變不能視為實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的“真倒流”，只能視為時(shí)間的“偽倒流”。原因是，假設(shè)在實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)氦的同位素He3發(fā)生碰撞聚合成一個(gè)He4，與此同時(shí)，在聚合成的He4附近也有兩個(gè)He4相碰撞形成一個(gè)Be8。但是，Be8沒有立即和附近的He4相碰撞轉(zhuǎn)變成一個(gè)C12，而是立即衰變成兩個(gè)He4。要判斷Be8的衰變是時(shí)間的“真倒流”還是“偽倒流”，關(guān)鍵就看另一個(gè)He4是否也還原成為兩個(gè)He3。這就是說要重現(xiàn)兩個(gè)He4和兩個(gè)He3“見面”。但可以肯定地說，這種機(jī)會是極小的。所以，要斷定實(shí)驗(yàn)中的事物的時(shí)間膨脹或時(shí)間倒流的“真”、“偽”，必須同時(shí)在同一實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)引入一個(gè)實(shí)驗(yàn)參照系才能進(jìn)行并做出結(jié)論。

就目前來說，我們只能相信時(shí)間“偽倒流”的存在，我們也只能在時(shí)間“偽倒流”開辟的路線實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行。時(shí)間的“真倒流”是不會出現(xiàn)的。而且，實(shí)現(xiàn)“偽倒流”的時(shí)間旅行也受到時(shí)間旅行尺度的限制，“過去”或“未來”的時(shí)間隧道是狹窄的和極短的，也并不是所有的旅行者都能夠被允許踏入時(shí)間旅行的門檻。

量子理論告訴我們，在原子尺度上，隧道作用是普遍存在的。但是我們?nèi)匀辉趹岩?，α粒子之所以能夠利用量子隧道效?yīng)從力圖捕獲它們的原子核中逃離出來，很有可能是因?yàn)樵雍舜_實(shí)有一道“量子時(shí)間門”，α粒子正是利用這道“量子時(shí)間門”裂開時(shí)逃離出來的。

事實(shí)上，中國人很早就領(lǐng)悟到時(shí)間是一支無情的箭。在漢語詞匯中，有一個(gè)成語叫做“光陰似箭”，語出唐·韋莊《浣花集·關(guān)河道中》詩：“但見時(shí)光流似箭?！比藗兩羁腆w會到，凡是活著的東西都要死去，死去了的就不可能走出墳?zāi)公@得新生，這是時(shí)間不可逆的鐵證。但我們可以這樣理解，人類的這種悲觀意識來自于他們以我為中心的自私觀念。因?yàn)閺暮芫靡詠?，人們就明白他們的子孫就是他們的命根子。這種傳宗接代的觀念能說明一個(gè)道理，生命時(shí)間的延續(xù)是可以通過基因遺傳給子孫后代來實(shí)現(xiàn)的，許多人在生前都有這種強(qiáng)烈的意識并因此而感到自豪和安慰。

時(shí)間的真相到底是怎樣的呢?我們現(xiàn)有的任何一種有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶统晒Φ膶?shí)驗(yàn)，看來只能表示某一客觀事件的一個(gè)真相，有的甚至只能代表“實(shí)驗(yàn)事件”的其中一個(gè)真相。在經(jīng)典力學(xué)、相對論、量子理論和熱力學(xué)等等領(lǐng)域中應(yīng)運(yùn)而生的時(shí)間形象，就像不同民族中塑造的神，因而時(shí)間的形象便也顯露出它們之間不同的身份的尊貴和作用，以及它們在人們心目中占有的不同地位。這就是說，時(shí)間的形象，就是這樣因人的觀念和經(jīng)驗(yàn)的不同而相應(yīng)地突出不同的特點(diǎn)?；蛟S，有人想要把時(shí)間的真面目規(guī)定在一個(gè)模式里，那他只能綜合所有有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶统晒Φ膶?shí)驗(yàn)來塑造時(shí)間的形象，而不能視一己之長為放之四海而皆準(zhǔn)的絕對真理。

在這里，我們打算接受這樣一種哲學(xué)觀點(diǎn)來理解時(shí)間：宇宙的本質(zhì)是物質(zhì)的，時(shí)間是與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)不可分割的。物質(zhì)形態(tài)在一定條件下轉(zhuǎn)化，但物質(zhì)不能被消失。物質(zhì)是永恒的，同樣，時(shí)間也是永恒的。可能有朝一日，地球上的生命的時(shí)間完全停頓不再啟動(dòng)，但是，宇宙時(shí)鐘仍然會繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。生命的鐘聲還會在宇宙的某一行星上敲響嗎？