真的時(shí)間簡(jiǎn)史

作者簡(jiǎn)介：江曉原，科學(xué)史專家，科學(xué)史博士，現(xiàn)任上海交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，科學(xué)史系主任，中國(guó)科學(xué)技術(shù)史學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，上海性教育協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。曾任上海交通大學(xué)人文學(xué)院首任院長(zhǎng)。已在海內(nèi)外出版專著、譯著、文集等40余種，發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇。同時(shí)撰寫了大量書評(píng)、影評(píng)、隨筆、文化評(píng)論等，并在京滬等地多家報(bào)刊雜志長(zhǎng)期開設(shè)個(gè)人專欄?！翱茖W(xué)#8226;歷史#8226;文化”網(wǎng)站（http://www.shc2000.com）主持人。新浪網(wǎng)名人博客：http://blog.sina.com.cn/jiangxiaoyuan

世界上有那么一類詞匯，它們實(shí)在是太基本了，以至于為了解釋一個(gè)這樣的詞匯，人們必須引入一大堆比這個(gè)詞匯復(fù)雜得多的詞匯，而且事實(shí)上會(huì)越解釋越糊涂。“時(shí)間”就是一個(gè)這樣的詞匯。似乎誰都知道時(shí)間是什么意思，可是又沒有人說得清時(shí)間究竟是什么東西。哲學(xué)家那些玄而又玄的套話（比如“時(shí)間是物質(zhì)存在的基本形式之一”），往往使人越聽越糊涂；而霍金那本大名鼎鼎的《時(shí)間簡(jiǎn)史》，里面實(shí)際上卻是談?dòng)钪鎸W(xué)的。

時(shí)間看不見，摸不著，卻能感覺得到。感覺是由人來感覺，這就不可能有一個(gè)普遍的標(biāo)準(zhǔn)了。小娃娃只恨自己長(zhǎng)大得太慢，感覺時(shí)間是如此的難以打發(fā)；中年婦女雖善加修飾，而攬鏡自照，但見紅顏暗老，不覺悲從中來，感到人生如白駒過隙。關(guān)于人們對(duì)時(shí)間感覺之不同，有一段相傳是愛因斯坦的名言，表達(dá)最為透徹：“你坐在一個(gè)火爐上，一分鐘好像一小時(shí)；而你和一個(gè)漂亮姑娘坐在一起，一小時(shí)就好像一分鐘?！边@雖是俏皮話，但若真是從愛因斯坦口中說出的，那就不同凡響了──他可是對(duì)人類理解時(shí)間作出了最大貢獻(xiàn)的人。

最先幫助人類感覺到時(shí)間的是天體。太陽和月亮這兩個(gè)最重要的天體，東升西落，晝夜循環(huán)；恒星則在夜晚天球上運(yùn)行，是這些周期性的天象使人類開始明確地感覺到時(shí)間的流逝，可以說天體就是人類最早的鐘表。

在平整的地面畫一個(gè)圓，在圓心處豎起一根垂直的桿子，一個(gè)最原始的鐘表就造成了。這垂直的桿子古代中國(guó)稱為“表”，我們今天“鐘表”一詞，就和這根桿子大有淵源。每天太陽東升西落，表的影子就會(huì)由西向東移動(dòng)。記下太陽升起在地平線那一瞬間，表影（此時(shí)幾乎是無限長(zhǎng)）與圓周的交點(diǎn)；再記下太陽沒入地平線那一瞬間表影與圓周的交點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)將圓周分割成兩段圓弧，對(duì)于北半球──幾乎所有的古代文明都發(fā)生于北半球──而言，北段的圓弧代表白晝的長(zhǎng)度，南段的自然就代表黑夜的長(zhǎng)度。這兩段圓弧的比例每天都會(huì)有微小的變化。

這樣，先民對(duì)“日”已經(jīng)開始有某種比較明確的概念了。也許你會(huì)接著推想：只要在圓周上刻上刻度，豈不就可以測(cè)量更小的時(shí)間單位，比如說“小時(shí)”了？但是且慢，事情沒有那么簡(jiǎn)單，要想在這樣的圓周上讀出正確的時(shí)刻，需要用到一門稱為“投影幾何”的學(xué)問，可是中國(guó)先民們不懂這玩意兒。

然而先民自有他們的智慧，那根“表”自有妙用，讓我們接著看下去。

隨便哪一天，只要在上述日出日落時(shí)刻表影與圓周的兩個(gè)交點(diǎn)之間連一直線，構(gòu)成線段，則此線段之垂直平分線，就是當(dāng)?shù)氐淖游缇€──指示正南北方向。

現(xiàn)在，先民們已經(jīng)可以進(jìn)入測(cè)量的境界了。

他們先將每天表影投在子午線上的時(shí)刻定義為當(dāng)?shù)氐恼纭ｋS后，他們中間的某些人（也許是該部落的祭司或巫覡），每天觀測(cè)表影，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)，每天正午投在子午線上的表影會(huì)發(fā)生變化——表影在冬季時(shí)變長(zhǎng)，夏季則變短。冬季中有一天表影會(huì)達(dá)到最長(zhǎng)，這一天被稱為“冬至”；夏季中有一天表影會(huì)達(dá)到最短，這一天被稱為“夏至”?，F(xiàn)在，先民們又測(cè)得了一個(gè)更長(zhǎng)的時(shí)間單位──兩次冬至之間所間隔的時(shí)間，就是一年。在天文學(xué)上稱為“回歸年”，長(zhǎng)度是365.2422天。

為了計(jì)量一天之內(nèi)的時(shí)間，古人可是費(fèi)盡心機(jī)。

沿著利用日影計(jì)時(shí)這一最古老的思路，古人發(fā)明了日晷，即在某種固定的基座上安置一個(gè)圓盤，盤中心豎立一指針，圓盤周圍有刻度，在太陽下觀察指針在圓盤上的投影，可以讓人直接讀出時(shí)間?！氨怼比绻渖系孛孢m當(dāng)?shù)目潭葎澐郑涂梢猿蔀橐粋€(gè)地平式日晷。古希臘人已經(jīng)掌握了投影幾何，地平式日晷的刻度問題就不難解決。中國(guó)古代幾何學(xué)不發(fā)達(dá)，就發(fā)展了赤道式日晷──將圓盤安放在赤道面內(nèi)（辦到這一點(diǎn)中國(guó)人并無困難）。赤道式日晷盡管安裝比較復(fù)雜，但在刻度上則相對(duì)簡(jiǎn)單，故中國(guó)古代流行赤道式日晷。

然而日晷只能在晴天使用，要獲得全天候的計(jì)時(shí)工具，還需另想辦法。

今天我們想必已經(jīng)對(duì)windows默認(rèn)狀態(tài)下程序啟動(dòng)時(shí)鼠標(biāo)箭頭所變化成的形狀熟視無睹了，這個(gè)形狀正是古代最重要的計(jì)時(shí)儀器“沙漏”的形狀──上部的沙經(jīng)過瓶頸緩慢漏入下部，漏完表示一個(gè)時(shí)間段，只要將沙漏翻過來擺放，就可以開始計(jì)量下一個(gè)時(shí)間段。微軟將等待時(shí)的鼠標(biāo)箭頭設(shè)計(jì)成沙漏形狀，正是表示“請(qǐng)你稍等”。

漏的也可以不是沙，而是水，這就成了“水鐘”。中國(guó)古代的“漏壺”也是同樣原理。漏壺還有刻度裝置，所以又稱“漏刻”或“刻漏”。古代皇家天學(xué)機(jī)構(gòu)中專門設(shè)有“刻漏博士”的職位。除了“漏”，另一個(gè)重要的思路是“燒”。通過計(jì)量燈點(diǎn)燃時(shí)所耗費(fèi)的油量來計(jì)時(shí)，更多的是通過香緩慢燃燒來計(jì)時(shí)。舊時(shí)小說中常有“一柱香功夫”之類的說法，正是古時(shí)燃香計(jì)時(shí)的余韻。

古人也發(fā)明了機(jī)械的鐘表來計(jì)時(shí)，但這些裝置通常都是帝王宮廷中御用之物，在中國(guó)古代則常被作為皇家“禮器”，非老百姓所能問津。到1657年，惠更斯發(fā)明了擺鐘，1673年又采用擺輪-游絲系統(tǒng)，造出了可以便攜的表。此后鐘表才得以進(jìn)入尋常百姓家。

現(xiàn)代社會(huì)中的時(shí)間是“掌握”在天文學(xué)家手中的，由他們向公眾發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間，這稱為“授時(shí)”或“時(shí)間服務(wù)”。中國(guó)古代有“觀象授時(shí)”的名言，意思就是觀察天象以便向公眾發(fā)布時(shí)間（本質(zhì)上包括各項(xiàng)工作的時(shí)間表）。中國(guó)許多古老城市中還保留著“鼓樓”的建筑或地名，這鼓樓就是古代用來發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)的。有許多城市在正午放炮，也是一種時(shí)間信號(hào)。夜間打更敲梆子，也是同樣的作用。

現(xiàn)代天文學(xué)家手中的精密計(jì)時(shí)工具，則經(jīng)歷了天文擺鐘、石英鐘（利用石英晶體振蕩的穩(wěn)定頻率）、原子鐘三個(gè)階段。1967年，以銫原子的躍遷頻率為基礎(chǔ)，規(guī)定了“原子時(shí)”的秒長(zhǎng)，成為目前國(guó)際通用的時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)──這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值已經(jīng)和天體運(yùn)行沒有關(guān)系了。

年、月、日、時(shí)這些單位既然都有辦法計(jì)量了，接下去就要?jiǎng)?chuàng)造歷法。許多古老文明都創(chuàng)建了自己的歷法。以月亮圓缺為基準(zhǔn)的稱為“陰歷”（比如伊斯蘭歷法），以太陽周年視運(yùn)動(dòng)──實(shí)際上是地球繞日公轉(zhuǎn)的反映──為基準(zhǔn)的稱為“陽歷”（比如現(xiàn)在國(guó)際通用的公歷），兼顧上述兩者的是陰陽合歷。中國(guó)的農(nóng)歷雖然被習(xí)稱為“陰歷”，實(shí)際上卻是陰陽合歷。

現(xiàn)行的公歷身上故事不少。公元前46年，當(dāng)時(shí)羅馬的統(tǒng)治者儒略#8226;凱撒制定了歷法，通常稱為儒略歷，即現(xiàn)行公歷的前身。儒略歷在西方世界通用了一千五百余年，這在歷法史上也是一個(gè)嘆為觀止的紀(jì)錄了。到1582年，羅馬教皇格里高利十三世實(shí)行歷法改革，頒布了新的歷法，通常稱為“格里歷”，就是今天全世界通用的公歷。

由于先前儒略歷的回歸年長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度之間有微小的誤差，這點(diǎn)誤差經(jīng)歷一千五百余年，已經(jīng)積累到了約10天之多，因此格里高利十三世指定：公元1582年10月4日的下一天是10月15日，這樣就憑空消除了10天的誤差。格里歷還改變了置閏的規(guī)則，以保證誤差盡可能少積累起來──迄今世界還未出現(xiàn)絕對(duì)沒有誤差的歷法。

近年有“夏商周斷代工程”，許多民間愛好者的熱情又受到新的刺激，他們紛紛自己推算某些歷史事件的年代，但往往陷于錯(cuò)誤之中。據(jù)迄今所見到的一些例子，一個(gè)常見的錯(cuò)誤，就是不知道儒略歷和格里歷交接時(shí)有10天的跳躍，以為可以用現(xiàn)行公歷一直向前推算，結(jié)果自然勞而無功。

由歷法自然就要涉及“世紀(jì)之交”的話題。

17年前，關(guān)于1990年究竟是80年代末還是90年代初，就有過爭(zhēng)論。正確的方案是：1990年應(yīng)該是90年代之始──這是約定俗成的指稱方法。從語言文字的角度來看也更合理。比如，英語中把“90年代”用“1990s”來表達(dá)，這個(gè)表達(dá)式本身就指明了以1990年為“90年代”之始，否則，怎么可能用一個(gè)不屬于這一“十年代”的年份來表征該“十年代”呢？漢語說90年代，同樣是用1990年來表征的?！?1世紀(jì)從哪年開始”實(shí)際上與這是同一個(gè)問題。依據(jù)上面的邏輯，21世紀(jì)當(dāng)然從2000年1月 1日就已經(jīng)開始。

其實(shí)這歸根結(jié)底只是一個(gè)“定義”問題，本無所謂對(duì)錯(cuò)，自然應(yīng)該以“約定俗成”為好。至于世紀(jì)其實(shí)在2000年已經(jīng)“交”過一把了，但后來從商業(yè)角度出發(fā)，從媒體炒作的需求出發(fā)，2001年又“交”一把，當(dāng)然也無不可，這就象有人過了“陽歷生日”，又要過“陰歷生日”一樣，也沒有什么是非對(duì)錯(cuò)。

在迄今人類所能掌握的物理規(guī)律中，時(shí)間始終是不可逆的──你回不到已經(jīng)過去的前一秒鐘。根據(jù)大爆炸宇宙學(xué)說，時(shí)間和空間都只能從一個(gè)奇點(diǎn)上開始。時(shí)間單向延伸，如東流逝水，一去不回。

但是，希望“時(shí)光倒流”一直是人類最重要的夢(mèng)想之一?？脊艑W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在昔日的瑪雅文明中，瑪雅王室貴族經(jīng)常沉湎于某種與時(shí)間有關(guān)的法術(shù)之中，他們希望借此與已經(jīng)逝世的祖先進(jìn)行溝通。歐亞大陸上各古老文明中，許多巫術(shù)或神秘主義法術(shù)也以左右時(shí)間為訴求，諸如返老還童、長(zhǎng)生不老、知曉前世、預(yù)知未來等等。

在當(dāng)今的科學(xué)幻想作品中，“時(shí)間機(jī)器”是最常見的主題之一。在這些作品中，人可以在“時(shí)間機(jī)器”中出入往返，可以返回昔日世界，也可以預(yù)先訪問未來。這當(dāng)然是人類古老夢(mèng)想的現(xiàn)代版。近來甚至有人宣稱已經(jīng)可以造出“時(shí)間機(jī)器”，可以實(shí)現(xiàn)人類從1895年威爾斯的科幻小說《時(shí)間機(jī)器》（The Time Machine）開始的一個(gè)夢(mèng)想了。

當(dāng)然，目前絕大部分物理學(xué)家還不相信“時(shí)間機(jī)器”真的能夠造成，我們現(xiàn)在也無法確知“時(shí)間機(jī)器”究竟存不存在。但人類不能沒有夢(mèng)想。

(欄目編輯廖伯琴)