江先華

對時間本質(zhì)的理解，取決于我們的經(jīng)驗和我們的觀念。我們通常談?wù)摰臅r間，基本是屬于一種“經(jīng)驗時間”或者叫做“觀念時間”。時間是人們經(jīng)過各種不同的和無數(shù)實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)太陽的運動周期定年歲季節(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，是他們把小時分成為分和秒。在歐洲，從14世紀城市采用了機械鐘之后，一天就被劃分為均等的24小時。但是，一天為均等的24小時在地球上也不是普遍適用的。如果我們假設(shè)一個飛行員發(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候說：“1年有365天，一晝一夜為1天，1天有24小時，一小時有60分鐘，一分鐘有60秒。光的速度是每秒30萬千米。”之后，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”。“南極鐘”的走時是極端緩慢的，看上去它是靜止不動的，這是因為南極洲的一個晝夜實在太長太長了。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誤的，光的速度不是每秒30萬千米，而應該大約是每秒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，但實際上木星的自轉(zhuǎn)速度比地球自轉(zhuǎn)一周的速度要快得多。當“木星人”測量光速時就會發(fā)現(xiàn)，地球人說的光的速度是錯的，光的速度實際上大約只有每秒12萬千米。

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

愛因斯坦證明時間實際上是具有彈性的，運動的鐘要比不運動的鐘走得慢一些。不過，從上述的例子里我們可以發(fā)現(xiàn)，運動的鐘也會比不運動的鐘走得要快。地球兩極點的角速度和線速度都是零，因此，處于除兩極點外的鐘都可以被視為運動的鐘，不運動的“南極鐘”要比兩極點外的鐘走得慢很多。因此，如果運動的鐘比不運動的鐘走得慢，運動的鐘測得的光速相對不運動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，如果運動的鐘比不運動的鐘走得快，運動的鐘測得的光速相對不運動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，時間不是絕對和普遍適用的東西，光的速度在不同的“經(jīng)驗時間”里可以出現(xiàn)不同的值。

時間以它的運動去描述客觀世界中事物的運動、變化和發(fā)展，以及事物之間在運動、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，時間在描述物質(zhì)運動過程的持續(xù)性和順序性的時候，并未能很好地反映物質(zhì)運動過程中出現(xiàn)的隨機性和復雜性。我們說時間的量度是以穩(wěn)定的周期運動為基礎(chǔ)的，這句話本身就暴露了時間患有“先天不足”的缺陷，而它的這種缺陷是因人為導致的。

愛爾蘭物理學家斐茲杰諾曾經(jīng)就邁克爾遜·莫雷實驗的否定結(jié)果提出了一種新奇的解釋。他認為，一切物體都要在它的運動方向上收縮，收縮的大小隨運動速率的增大而增加。他為此提出了一個方程，以每秒11千米速度運動的物體，在運動方向上只收縮十億分之二左右。當速度達到每秒15萬千米時，收縮15％，而達到每秒26萬千米時，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站臺時，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捎捎凇办称澖苤Z收縮”，甲拳擊手的手臂縮短了原臂長的一半，他那快而準的一拳卻打慢了，結(jié)果是甲拳擊手反而被對方的慢拳擊倒——雖然我們無法驗證這一顯然很荒謬的意外事故。但事實上，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。這其中的原因人們是容易明白的，因為人們從一個跟物體相對地靜止的系統(tǒng)上看，物體的大小尺寸還是實在的。

在著名的“雙生子效應”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”真的顯示了時間膨脹效應，也不能因此推導出利用所謂的時間倒流能夠使我們回到過去。原子在實驗室中被加速出現(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間變慢現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在高能物理學中是屢見不鮮的。所以，人類可實現(xiàn)時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)一個時間旅行者回到了過去，他駕著汽車走在20世紀80年代初的長安街上，可糟糕的是他把一個年輕的孕婦撞倒了，孕婦因此流產(chǎn)。更不幸的是，這位孕婦正是時間旅行者的母親，她腹中的胎兒恰恰是這位時間旅行者。這個假設(shè)帶來一個無法解決的難題，人類根本不能夠保證在時間旅行中絕對不發(fā)生意外的災難事故。但在事故中死去的成員一旦包括有過去時間的人，就會導致時間旅行中的過去時間的事件與歷史的過去時間的事件不相符，這樣的話，從歷史的過去時間以來發(fā)生的史實便成為不可理喻的了。

我們再假設(shè)一個時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?假如人類實現(xiàn)了回到一百年內(nèi)的過去，那么，為了滿足人的時間旅行，在某個地方就需要有以天計算的36 500個收藏真實歷史的時空。這顯然很荒謬。

我們從太空生物實驗的報告中得知，一些被實驗的生物在太空環(huán)境下生長、成熟變得緩慢，并表現(xiàn)出太空實驗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驗中發(fā)生的時間膨脹回到地面后又加速了運轉(zhuǎn)。這說明，時間膨脹效應或時間倒流是時間隨運動和空間的變化所表現(xiàn)的在時間線性上的一種“隨機詐騙”行為。

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

就目前來說，我們只能相信時間“偽倒流”的存在，我們也只能在時間“偽倒流”開辟的路線實現(xiàn)時間旅行。時間的“真倒流”是不會出現(xiàn)的。而且，實現(xiàn)“偽倒流”的時間旅行也受到時間旅行尺度的限制，“過去”或“未來”的時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應從力圖捕獲它們的原子核中逃離出來，很有可能是因為原子核確實有一道“量子時間門”，α粒子正是利用這道“量子時間門”裂開時逃離出來的。

事實上，中國人很早就領(lǐng)悟到時間是一支無情的箭。在漢語詞匯中，有一個成語叫做“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墓獲得新生，這是時間不可逆的鐵證。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。因為從很久以來，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道理，生命時間的延續(xù)是可以通過基因遺傳給子孫后代來實現(xiàn)的，許多人在生前都有這種強烈的意識并因此而感到自豪和安慰。

時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驗模式和成功的實驗，看來只能表示某一客觀事件的一個真相，有的甚至只能代表“實驗事件”的其中一個真相。在經(jīng)典力學、相對論、量子理論和熱力學等等領(lǐng)域中應運而生的時間形象，就像不同民族中塑造的神，因而時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，時間的形象，就是這樣因人的觀念和經(jīng)驗的不同而相應地突出不同的特點。或許，有人想要把時間的真面目規(guī)定在一個模式里，那他只能綜合所有有效的實驗模式和成功的實驗來塑造時間的形象，而不能視一己之長為放之四海而皆準的絕對真理。

在這里，我們打算接受這樣一種哲學觀點來理解時間：宇宙的本質(zhì)是物質(zhì)的，時間是與運動的物質(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，時間也是永恒的。可能有朝一日，地球上的生命的時間完全停頓不再啟動，但是，宇宙時鐘仍然會繼續(xù)運轉(zhuǎn)。生命的鐘聲還會在宇宙的某一行星上敲響嗎？