感知时间

江先华

对时间本质的理解，取决于我们的经验和我们的观念。我们通常谈论的时间，基本是属于一种“经验时间”或者叫做“观念时间”。时间是人们经过各种不同的和无数实践而获得的一种概念。

世界历法有过太阴历(阴历)、太阳历(阳历)和阴阳历三种。人类最早的历法以月圆月缺来确定年月季节，后来的历法发展是根据太阳的运动周期定年岁季节。在中国的彝族文化史和现存的社会流行中就保存有“文明的彝族十月太阳历”。而在中美洲，则有玛雅人的圣年历和太阳历同时并记的历法。

古代哥伦比亚人常用为期3天的星期；古希腊人则以10天为一周；巴比伦人最早使用7天为一周，是他们把小时分成为分和秒。在欧洲，从14世纪城市采用了机械钟之后，一天就被划分为均等的24小时。但是，一天为均等的24小时在地球上也不是普遍适用的。如果我们假设一个飞行员发现了与世隔绝的南极洲，他为那里的居民简单介绍完外界文明的时候说：“1年有365天，一昼一夜为1天，1天有24小时，一小时有60分钟，一分钟有60秒。光的速度是每秒30万千米。”之后，飞行员留下一幅钟表的画像就匆匆离开了。聪明的南极洲居民后来就制造出“南极钟”。“南极钟”的走时是极端缓慢的，看上去它是静止不动的，这是因为南极洲的一个昼夜实在太长太长了。因此，南极洲居民发现飞行员关于光的速度的说法是错误的，光的速度不是每秒30万千米，而应该大约是每秒11×107千米。

我们再假设，“木星人”视木星的自转周期为24小时，但实际上木星的自转速度比地球自转一周的速度要快得多。当“木星人”测量光速时就会发现，地球人说的光的速度是错的，光的速度实际上大约只有每秒12万千米。

由此可见，时间源于我们对客观世界的认识和社会实践，并因我们的观念和经验而产生成为一种概念，然后又成为被人类利用的工具。

爱因斯坦证明时间实际上是具有弹性的，运动的钟要比不运动的钟走得慢一些。不过，从上述的例子里我们可以发现，运动的钟也会比不运动的钟走得要快。地球两极点的角速度和线速度都是零，因此，处于除两极点外的钟都可以被视为运动的钟，不运动的“南极钟”要比两极点外的钟走得慢很多。因此，如果运动的钟比不运动的钟走得慢，运动的钟测得的光速相对不运动的钟测得的光速就要快。例如，地面人员测得的光速是每秒30万千米，但高速航行的宇航员的钟所测得的光速相对而言就会快得多。相反，如果运动的钟比不运动的钟走得快，运动的钟测得的光速相对不运动的钟测得的光速就要慢。例如相比于“南极钟”测得的光速。这说明了，时间不是绝对和普遍适用的东西，光的速度在不同的“经验时间”里可以出现不同的值。

时间以它的运动去描述客观世界中事物的运动、变化和发展，以及事物之间在运动、变化和发展过程中可能形成的某方面的相互关系。然而，时间在描述物质运动过程的持续性和顺序性的时候，并未能很好地反映物质运动过程中出现的随机性和复杂性。我们说时间的量度是以稳定的周期运动为基础的，这句话本身就暴露了时间患有“先天不足”的缺陷，而它的这种缺陷是因人为导致的。

爱尔兰物理学家斐兹杰诺曾经就迈克尔逊·莫雷实验的否定结果提出了一种新奇的解释。他认为，一切物体都要在它的运动方向上收缩，收缩的大小随运动速率的增大而增加。他为此提出了一个方程，以每秒11千米速度运动的物体，在运动方向上只收缩十亿分之二左右。当速度达到每秒15万千米时，收缩15％，而达到每秒26万千米时，则收缩50％。就是说，如果有一列50米长的火车以每秒26万千米的速度驶过一个站台时，假如站台上的人有办法测量到驶过站台的火车的长度，那么，这列火车的长度就只有25米。

可这样一来，意外的事情发生了。让我们想像有两名拳击手面对面站在擂台上，他们彼此的距离很近，伸直手即可触摸到对方。甲拳击手以每秒26万千米的速度向对方打出一拳，可由于“斐兹杰诺收缩”，甲拳击手的手臂缩短了原臂长的一半，他那快而准的一拳却打慢了，结果是甲拳击手反而被对方的慢拳击倒——虽然我们无法验证这一显然很荒谬的意外事故。但事实上，高速行驶的火车的长度并没有收缩，在火车上的人看来，倒是站台的长度收缩了，就连站台上站着的人都变得像一根根竖起的扁担。这其中的原因人们是容易明白的，因为人们从一个跟物体相对地静止的系统上看，物体的大小尺寸还是实在的。

在著名的“双生子效应”中，高速航行了若干年的宇航员回到地球之后发现，他比留在地球上的孪生兄弟年轻了。但是，我们并不能因此肯定“双生子效应”真的显示了时间膨胀效应，也不能因此推导出利用所谓的时间倒流能够使我们回到过去。原子在实验室中被加速出现衰变变慢使不少的人相信，超光速现象确实存在，灵敏的原子钟也已经在中等速度的飞行器中记录过微小的时间变慢现象，而这种现象在高能物理学中是屡见不鲜的。所以，人类可实现时间旅行就并非天方夜谭。真的如此吗?我们不妨来看看以下的例子。

假设一个时间旅行者回到了过去，他驾着汽车走在20世纪80年代初的长安街上，可糟糕的是他把一个年轻的孕妇撞倒了，孕妇因此流产。更不幸的是，这位孕妇正是时间旅行者的母亲，她腹中的胎儿恰恰是这位时间旅行者。这个假设带来一个无法解决的难题，人类根本不能够保证在时间旅行中绝对不发生意外的灾难事故。但在事故中死去的成员一旦包括有过去时间的人，就会导致时间旅行中的过去时间的事件与历史的过去时间的事件不相符，这样的话，从历史的过去时间以来发生的史实便成为不可理喻的了。

我们再假设一个时间旅行者要回到鸦片战争年代的某一年份，但问题是，构成这某一年代的历史人物、事件和物质的东西将如何被保存和保存在哪里呢?假如人类实现了回到一百年内的过去，那么，为了满足人的时间旅行，在某个地方就需要有以天计算的36 500个收藏真实历史的时空。这显然很荒谬。

我们从太空生物实验的报告中得知，一些被实验的生物在太空环境下生长、成熟变得缓慢，并表现出太空实验对生物生长的影响有一定的可逆性。但有的生物在回到地面之后，它们比一直留在地面上的同类生长、成熟得更快，显示出生物在太空实验中发生的时间膨胀回到地面后又加速了运转。这说明，时间膨胀效应或时间倒流是时间随运动和空间的变化所表现的在时间线性上的一种“随机诈骗”行为。

当然，在微观世界里，时间的这种“随机诈骗”行为是不明显的。两个氦核He4相碰撞形成一个铍核Be8，奇妙的是，Be8几乎立即就衰变成两个原来的He4。这可以被视为时间倒流的一个事例。Be8显示的时间倒流是由于条件不满足Be8实现时间线性发展而出现的一种随机性“倒流”行为。然而，Be8的衰变不能视为实现了时间的“真倒流”，只能视为时间的“伪倒流”。原因是，假设在实验中，两个氦的同位素He3发生碰撞聚合成一个He4，与此同时，在聚合成的He4附近也有两个He4相碰撞形成一个Be8。但是，Be8没有立即和附近的He4相碰撞转变成一个C12，而是立即衰变成两个He4。要判断Be8的衰变是时间的“真倒流”还是“伪倒流”，关键就看另一个He4是否也还原成为两个He3。这就是说要重现两个He4和两个He3“见面”。但可以肯定地说，这种机会是极小的。所以，要断定实验中的事物的时间膨胀或时间倒流的“真”、“伪”，必须同时在同一实验空间内引入一个实验参照系才能进行并做出结论。

就目前来说，我们只能相信时间“伪倒流”的存在，我们也只能在时间“伪倒流”开辟的路线实现时间旅行。时间的“真倒流”是不会出现的。而且，实现“伪倒流”的时间旅行也受到时间旅行尺度的限制，“过去”或“未来”的时间隧道是狭窄的和极短的，也并不是所有的旅行者都能够被允许踏入时间旅行的门槛。

量子理论告诉我们，在原子尺度上，隧道作用是普遍存在的。但是我们仍然在怀疑，α粒子之所以能够利用量子隧道效应从力图捕获它们的原子核中逃离出来，很有可能是因为原子核确实有一道“量子时间门”，α粒子正是利用这道“量子时间门”裂开时逃离出来的。

事实上，中国人很早就领悟到时间是一支无情的箭。在汉语词汇中，有一个成语叫做“光阴似箭”，语出唐·韦庄《浣花集·关河道中》诗：“但见时光流似箭。”人们深刻体会到，凡是活着的东西都要死去，死去了的就不可能走出坟墓获得新生，这是时间不可逆的铁证。但我们可以这样理解，人类的这种悲观意识来自于他们以我为中心的自私观念。因为从很久以来，人们就明白他们的子孙就是他们的命根子。这种传宗接代的观念能说明一个道理，生命时间的延续是可以通过基因遗传给子孙后代来实现的，许多人在生前都有这种强烈的意识并因此而感到自豪和安慰。

时间的真相到底是怎样的呢?我们现有的任何一种有效的实验模式和成功的实验，看来只能表示某一客观事件的一个真相，有的甚至只能代表“实验事件”的其中一个真相。在经典力学、相对论、量子理论和热力学等等领域中应运而生的时间形象，就像不同民族中塑造的神，因而时间的形象便也显露出它们之间不同的身份的尊贵和作用，以及它们在人们心目中占有的不同地位。这就是说，时间的形象，就是这样因人的观念和经验的不同而相应地突出不同的特点。或许，有人想要把时间的真面目规定在一个模式里，那他只能综合所有有效的实验模式和成功的实验来塑造时间的形象，而不能视一己之长为放之四海而皆准的绝对真理。

在这里，我们打算接受这样一种哲学观点来理解时间：宇宙的本质是物质的，时间是与运动的物质不可分割的。物质形态在一定条件下转化，但物质不能被消失。物质是永恒的，同样，时间也是永恒的。可能有朝一日，地球上的生命的时间完全停顿不再启动，但是，宇宙时钟仍然会继续运转。生命的钟声还会在宇宙的某一行星上敲响吗？