［歐 陽］

時(shí)間之謎

［歐 陽］

諾貝爾獎(jiǎng)得主理查德·弗因曼說過：“我們研究物理的人每天都與時(shí)間打交道，但千萬別問我什么是時(shí)間，它難得讓人無法思考?！?/p>

最近，在得克薩斯州奧斯汀一家咖啡店的墻壁上，有一段隨意書就的話，似乎回答了這個(gè)問題：“時(shí)間是大自然使萬物免于同時(shí)發(fā)生的一種手段?！?/p>

這或許是時(shí)間的最好定義。在大部分歷史時(shí)期中，時(shí)間被比作川流不息的江河，即使在英國著名科學(xué)家牛頓的眼里，時(shí)間也是勻速流動(dòng)的。隨著愛因斯坦相對(duì)論的出現(xiàn)，人們開始把時(shí)間看作像高度和寬度那樣的量綱，使我們?cè)诿枋鍪挛飼r(shí)在時(shí)間和空間上有了統(tǒng)一的概念。

即使如此，華盛頓特區(qū)美國海軍天文臺(tái)報(bào)時(shí)處處長(zhǎng)赫爾諾特·溫克勒依然認(rèn)為：“盡管我們對(duì)時(shí)間的注意大大超過了對(duì)自然界其他變量的注意，但它仍然是我們頭腦中一個(gè)未解之謎?！?/p>

人類全部歷史證明，設(shè)計(jì)出精確的歷法和時(shí)鐘以測(cè)定時(shí)間的流動(dòng)，是一項(xiàng)既艱難又曠日持久的智力探索。許許多多年來，人們根據(jù)天體的運(yùn)動(dòng)和季節(jié)的變化編制過多種歷法：蘇美爾人將一年分為360天，每年有12個(gè)太陽月，每月30天；埃及人則把一年延續(xù)到365天；后來羅馬人又做了些更動(dòng)，加上教皇格里高利十三世于1582年精心的改進(jìn)，才有了今天的格里高利歷法，其3323年的誤差還不足一天。

在早期人類社會(huì)里，人們出于與我們現(xiàn)在同樣的目的——知道自己何時(shí)身居何地，將日又分成更小的時(shí)間單位，毫無疑問，白天頭頂上的太陽就是人類最早的計(jì)時(shí)器，繼之人們是靠插在地上的棍棒投下的影子來計(jì)時(shí)的，直立的棍棒成了原始的日晷。

11世紀(jì)，中國學(xué)者蘇頌制造出一臺(tái)龐大的新裝置，可算是早期機(jī)械水鐘的一種。這臺(tái)裝置高30多英尺，以水輪為驅(qū)動(dòng)力，由機(jī)軸和連桿組成，用鑼、鈴和鼓打點(diǎn)報(bào)時(shí)。

然而，正是在西方，機(jī)械鐘得到了全面的發(fā)展。早期的機(jī)械鐘之一是13世紀(jì)為英國一家修道院制作的。后來歷史學(xué)家研究后認(rèn)為，這個(gè)鐘及其他類似的修道院鐘都是靠重力驅(qū)動(dòng)、由生鐵齒輪組成的，但無表盤。教徒們靠的是一種在中世紀(jì)的英國被稱作“克洛克斯”的鐘發(fā)出的聲音召喚而來做禱告的。

在16世紀(jì)的意大利，出了一位名叫伽利略的學(xué)醫(yī)的青年學(xué)生，據(jù)說他曾仔細(xì)地觀察過比薩教堂內(nèi)一盞剛剛點(diǎn)燃，來回?cái)[動(dòng)的油燈。他用自己的脈搏計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，無論油燈的擺幅多大，每次擺動(dòng)所需的時(shí)間都一樣，他由此發(fā)明了鐘擺。然而，直到70年后，荷蘭科學(xué)家惠更斯才制造出世界上第一架擺鐘，從而開創(chuàng)了人類精確計(jì)時(shí)的新紀(jì)元。

在西方人看來，時(shí)間是不可逆轉(zhuǎn)的，過去、現(xiàn)在和將來都在一條直線上。這種看法源于基督教中關(guān)于耶穌的傳說，耶穌的誕生具有特殊的意義，他舉世無雙，因此是不能重復(fù)的。所以，當(dāng)我們今天匆匆赴約時(shí)，指導(dǎo)我們生活的計(jì)時(shí)法是由蘇美爾人的數(shù)靈學(xué)、埃及人的學(xué)術(shù)成就、《圣經(jīng)》的傳說和能將秒分成幾乎無限小的時(shí)間間隔的現(xiàn)代技術(shù)融合而成的人類智慧的結(jié)晶。

當(dāng)你注視著秒針滴答作響之時(shí)，那個(gè)時(shí)刻早已不復(fù)存在了。然而在技術(shù)領(lǐng)域人們需要計(jì)時(shí)精確。例如領(lǐng)航員在海上或在空中是依靠衛(wèi)星測(cè)定方位的，靠的是誤差小于百萬分之一秒（一微秒）的時(shí)間信號(hào)；航天器，如“旅行者-2號(hào)”，靠的是精度為十億分之一秒（一毫微秒）的無線電指令導(dǎo)航的；探索原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的科學(xué)家則以微微秒，甚至毫微微秒的精確度進(jìn)行計(jì)算。為了領(lǐng)會(huì)這一點(diǎn)，你只要想一想一秒中所含的毫微微秒數(shù)要比過去3100萬年間的秒數(shù)還要多，就不難理解它是多么短暫的一刻！

從華盛頓到巴黎到莫斯科，在遍布世界各地50個(gè)計(jì)時(shí)中心內(nèi)，原子鐘把秒分得更細(xì)?？茖W(xué)家們自上世紀(jì)40年代以來就知道，原子內(nèi)電子振蕩像鐘擺那樣有規(guī)律，因此可以用來計(jì)時(shí)。最早的銫原子鐘建于1948年，誤差一天只有幾毫微秒。

美國測(cè)定秒長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)存放在科羅拉多州的博爾德實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)銫鐘叫NBS-6，由國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所管理，是全美目前最精確的原子鐘，其誤差是30萬年內(nèi)還不足一秒鐘。

這是否能為我們理解時(shí)間提供一些線索呢？標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所的時(shí)間理論學(xué)家戴維·阿倫說：“并非如此，時(shí)鐘是極為有限的裝置?！彼€指出，“昔日只留在我們的記憶里，而未來只在我們的期待中，幾乎每個(gè)鐘表指示的都是瞬息前那一時(shí)刻?！?/p>

時(shí)鐘還會(huì)告訴人們做某件事要花多長(zhǎng)時(shí)間，使人感到既十分有趣又難以捉摸，因?yàn)樵谝欢螘r(shí)間間隔內(nèi)的行動(dòng)，如比賽、科研、沿州際公路驅(qū)車而下或者在音樂、舞蹈和詩歌的韻律中，又常常包含許許多多個(gè)行為和動(dòng)物。公元前15世紀(jì)，希臘埃利亞的澤諾是第一個(gè)想知道在某個(gè)特定的時(shí)間間隔中包含多少個(gè)更小的時(shí)間間隔的人。這一似非而是的論點(diǎn)曾令幾代人迷惑不解。

然而，阿倫卻不為澤諾的論點(diǎn)困擾。在他看來，一秒鐘幾乎是無限可分的，“只要技術(shù)上允許，我們想分多少份就分多少份，永無盡頭。因?yàn)橛?jì)時(shí)是我們自己的發(fā)明”。

此外，時(shí)鐘也會(huì)指導(dǎo)人們何時(shí)，甚至怎樣工作，每小時(shí)都像一只等待填充的時(shí)間小桶，時(shí)鐘會(huì)告訴我們何時(shí)往里注入內(nèi)容。

自然界也有自己的時(shí)鐘。1947年，美國化學(xué)家威拉德·利比發(fā)現(xiàn)，過去5萬年間生存過的每種物體內(nèi)都有一個(gè)天然計(jì)時(shí)器——碳-14原子。人們已經(jīng)知道這種原子衰變的速率，只要確定了物體中碳-14含量，科學(xué)家就能計(jì)算出古埃及木乃伊或古印度壁爐里木炭的年代。

天文學(xué)家甚至已看到遠(yuǎn)古的年代。他們通過觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系的光，看到的竟然是數(shù)十億年前的星系?？茖W(xué)家們知曉各星系彼此飛離的速度，便能確定宇宙中所有物體誕生的年代。

“我們?cè)缫炎C明，宇宙中的物體約在150億年前就無限地收縮了，”英國劍橋大學(xué)理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍爾說，“談起時(shí)間，當(dāng)我們測(cè)量它時(shí)，它的確消逝了?！边@是因?yàn)闀r(shí)間開始的另一邊是個(gè)永恒的秘密。

但生物鐘——人體和大腦的知覺，早在時(shí)鐘告訴人們何時(shí)上床之前的原始時(shí)代就已發(fā)揮作用了。人體的主時(shí)間周期叫作生理節(jié)奏循環(huán)。大多數(shù)人的正常生理節(jié)奏周期為25小時(shí)，誤差15分鐘。為什么它不是24小時(shí)呢？芝加哥附近的普通時(shí)計(jì)仿生學(xué)協(xié)會(huì)主席查爾斯·埃雷特推測(cè)說：“稍稍長(zhǎng)于自然時(shí)間可能使人產(chǎn)生一種為了生存而必需的緊迫感?！?/p>

幾位生物鐘研究人員認(rèn)為，人體內(nèi)也許還有個(gè)為期一周的生理節(jié)奏周期。能調(diào)節(jié)人體內(nèi)的化學(xué)變化、免疫系統(tǒng)的反應(yīng)、周期性的心搏升高或降低、血液的循環(huán)等等。時(shí)計(jì)生物學(xué)家們相信，這或許有助于說明將一周七天定為一個(gè)時(shí)間單位——日歷上唯一與天文學(xué)無關(guān)的時(shí)間單位的原因。

埃雷特確信，如果打亂人體內(nèi)極有影響力的生理節(jié)奏周期，就是在自找麻煩，當(dāng)墻上的時(shí)鐘與體內(nèi)的時(shí)鐘不一致時(shí)，會(huì)使人精神沮喪，睡眠失調(diào)，甚至患抑郁癥。因此，人體本身就像人類創(chuàng)造出的各種計(jì)時(shí)器一樣，是整個(gè)計(jì)時(shí)世界的一個(gè)組成部分。

有關(guān)時(shí)間的另一個(gè)問題是：能穿越時(shí)間嗎，或者說時(shí)間能倒轉(zhuǎn)嗎？誰不想把時(shí)鐘撥慢或把日歷翻回，抹掉自己以往的失誤，回到有成人智慧的孩提時(shí)代，或與莎士比亞暢談一番呢？科學(xué)家們說．盡管物理學(xué)定律可能并不妨礙時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，但你看到的標(biāo)示時(shí)間的箭頭都朝著同一個(gè)方向。

無論時(shí)間是什么，人類已把它看作自己生活中的一部分，它的影響是如此深遠(yuǎn)以至呈現(xiàn)出它的全部意義。我們用自己創(chuàng)造的鐘表和日期指導(dǎo)自己的生活，是否因此成了時(shí)間的奴隸？哈佛大學(xué)計(jì)時(shí)歷史學(xué)家戴維·蘭德斯并不這么認(rèn)為，他說：“時(shí)鐘告訴人們哪些時(shí)間屬于雇主，哪些時(shí)間屬于自己。今天，工作人員確確實(shí)實(shí)比以往任何時(shí)候都更有空閑了。沒有鐘表，就不會(huì)有現(xiàn)代世界。其實(shí)時(shí)間就是錯(cuò)綜復(fù)雜、高度協(xié)調(diào)的現(xiàn)代社會(huì)與只能模模糊糊感到時(shí)間存在的原始社會(huì)之間的差異。如今，我們能最大限度地把握時(shí)間，然而最為重要的是在于我們?cè)趺蠢斫馑??！?/p>