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对时间的认识
摘要:本文介绍了有关时间的问题,包括时间在当前科学理论中扮演的各种角色,我们对时间的认识以及对时间的看法。为了描述自然,进一步认识时间,有必要建立一个更深刻、更基本的理论框架。
关键字:时间、量子力学、宇宙。
一、时间简介
时间是给人神秘感最大的来源之一。它深奥难测的性质,是有史以来人们日夜捉摸的对象。现代科学,尤其是物理学,及时没有完全取消,也总在想降低时间在事物中的作用。因此有人称时间为被忘却的维度。
研究时间这个问题的科学家们,带着几分嘲笑的口气,把我们时间流逝的感觉,称为“心理时间”或者“主观时间”。
时间既是物理学家研究的一种物理现象,也是我们每个人都能体验到的感知。神经科学家的研究逐渐拨开了笼罩于人类时间感知上的重重迷雾。
二、时间感知的不同阶段
在整个生命过程中,我们对于时间的感知会随着大脑的发育、记忆影响的扩大、认知功能的衰退而发生变化。
我们一般对时间的看法,在一些文学名著中得到极生动的表达。单向的时间使我们觉得万事无常。人生的悲哀归根到底来自时间的不可逆转。不言而喻,最后胜利属于死亡。凡是活着的都要死,这事实就是时间流逝的铁证。不论在何时,时间都占着最为关键的地位。
毫无疑问,时间是每个人都能感知的现象。然而,时间在我们身上并不像沙漏中的沙子那样平静地流逝,它也是个相对的概念。每个人都曾有这样的体验,有的时候会觉得度日如年,有的时候却会觉得光阴似箭。时间以不同的方式流逝。有些人根本不用看手表就能知道是几点钟,而另一些人则总会惊讶地发现距离上一次看表居然已经过去了那么长时间。
三、时间的形象
(一)文化时间
时间有向的概念,并不是一直都有的。潮水、冬夏二至、季节、星辰的循环往来,这些现象使许多原始社会把时间看作一种基本上不断循环的有机节奏。他们想,既然时间跟天体的循环运转分不开,时间本身也应该是循环的。白天跟随黑夜,新月代替旧月,冬天过了是夏天,为什么历史就不这样?中美洲的玛雅人相信历史每二百六十年重复一次,这个周期他们叫拉马特,是他们日历的基本单元。他们认为灾难也有周期:1698年,西班牙人入侵登陆,伊嚓部落闻风而逃,因为他们相信周期满了,灾难来到。
时间之箭引起我们内心的恐惧,因为它意味着不稳定和变迁。它所指向的是世界的末日,而不是世界的重新再生。罗马尼亚人类学者、宗教史学者埃里阿德(Mircea Eliade)在他有关时间之箭和时间循环,名为《永恒回返的神话》的里认为世上从有人类以来,多半的人都觉得循环时间更令人安慰,而将它紧抱不放;这样,过去也是将来,没有真正的“历史”可言,死心塌地地承认再生和更新。
(二)空间和时间
相对论的一个同等卓越的成果是,它变革了我们对空间和时间的观念。在牛顿理论中,如果有一光脉冲从一处发到另一处,(由于时间是绝对的)不同的观测者对这个过程所花的时间不会有异议,但是他们不会在光走过的距离这一点上取得一致的意见(因为空间不是绝对的)。由于光速等于这距离除以所花的时间,不同的观察者就测量到不同的光速。另一方面,在相对论中,所有的观察者必须在光是以多快的速度运动上取得一致意见。然而,他们在光走过多远的距离上不能取得一致意见。所以现在他们对光要花多少时间上也不会取得一致意见。
当我们将量子力学和广义相对论相结合,似乎产生了以前从未有过的新的可能性:空间和时间一起可以形成一个有限的、四维的没有奇点或边界的空间,这正如地球的表面,但有更多的维数。它甚至可以说明我们观察到的时间的箭头。但是如果宇宙是完全自足的、没有奇点或边界、并且由统一理论所完全描述,那么就对上帝作为造物主的作用有深远的含义。
(三)牛顿和爱因斯坦眼中的时间
真正“科学时间”的诞生,我们可以上溯到发现物体运动数学表达式的牛顿。他的成就的确令人惊叹。他的运动公式,从苹果到月亮都能适用;地球上的动力学,天空上的动力学,被他融汇成一体。如此有力的表达式仅仅牵涉到很少几个假设,给人十分优美的感觉,因此人们很快地接受了牛顿的思想。
牛顿无疑受到数学家巴罗(Isaac Barrow)的影响。1669年巴罗从剑桥著名的卢卡逊教授席退休时,设法保证该席由牛顿继任。巴罗曾说过,“既然数学家经常讲时间,他们对该词的意义应有明确的观念,否则他们不过是江湖术士罢了”。然而,尽管牛顿的科学成就如此辉煌,他方程式里的时间却只是一个未经定义的原始量。就像牛顿的空间一样,牛顿的时间也是绝对的。这就是说,所有任何事件,都在空间里有个一定的位置,都发生在时间里某个特定的时刻。格林威治天文台也好,远处旋涡星系的一个角落也好,每个地方都被现在这个同一时刻所连接。牛顿的《自然哲学之数学原理》说:“绝对的、真实的、数学的时间,由于它自身的本性..,与任何外界事物无关地、均匀地流逝。”
(四)量子时间
我们对时间流逝的感觉,一面固然被经典力学、相对论、量子力学搞乱,另一面却从热力学中得到支持。就像我们觉得到时间是有方向的,热力学第二定律也说热只能从较热的物体流到较冷的物体,说雪人会融化,雕像会粉碎。第二定律和我们的时间感之间的关联可以用瓷器店和公牛的影片来说明。如果时间是朝正的方向走,影片就一定会显示出:完好的瓷器到处乱飞,碗碟被牛蹄踩碎。但如果我们看到公牛先倒走进被破坏得烂糟糟的店里,等到最後一个茶杯都好好地飞回架上以后又倒走出来,那我们就知道影片放倒了。第二定律规定这种事不会发生,永动机不可能存在,证明任何过程中,能量都要转化成热而被消耗掉;这里,掉下来的碗碟的能变为再也不能复原的热和声。这种不能倒过来的损失是跟我们时间流逝的感觉连在一起的:从第二定律里面,我们发现一个叫做“熵”的量,它度量一个系统可变的能力,它跟时间有密切关系。熵的增大是时间方向的指路标。
四、未来时间
对于时间的认知,我们还在不断地探索当中。不论在何时,时间都占着最为关键的地位。毫无疑问,时间是每个人都能感知的现象。这便需要我们理性的认识时间并保持对科学领域的钻研精神。
参考文献
[1]时间之箭[英]彼得·柯文尼;罗杰·海菲尔德 江涛 向守平/译湖南科学技术出版社
[2]时空本性(英)史蒂芬·霍金;罗杰·彭罗斯湖南科学技术出版社
[3] 时间简史——从大爆炸到黑洞(英)史蒂芬·霍金/著
[4] 时间风暴(英)詹妮﹒伦道斯(Jenny Randles)吉林摄影出版社 2002年9月发行
Understanding of time
Abstract: This paper introduces the relevant time, including time in the current scientific theory plays a variety of roles, as well as our understanding of time perception of time.To describe the nature, and further understanding of the time, it is neceary to establish a deeper, more fundamental theoretical framework.Keywords: time, quantum mechanics, the theory of relativity.签名: