時間到底是什麼？

如果有人問,時間是什麼?作家說,時間是鐵面無私的法官;經濟學家說,時間是金錢;政治家說,時間是生命。
諸如此類說法,都或多或少地帶有感情色彩。只有科學家才是關於時間的最公正的裁判。到目前為止,科學家已認識到時間具體有兩重性:對稱性(或可逆性)及其破缺(或不可逆性)。對稱性時間源自牛頓力學(牛頓第二定律的表述方程經時間反演變化即用—2替代t1後保持不變),按照這種時間觀,現在、過去、未來是沒有區別的,如行星無休止的圓周運動,鐘錶指針圈復一圈及氣候春夏秋冬年復一年的循環。

19世紀中期,開爾文(英國)等發現了熱力學第二定律。按照這個定律,物質和能量只能沿著一個方向轉
換,即從可利用到不可利用,從有效到無效,從有秩序到無秩序。如煤燃燒後,成為無法生熱的煤灰,並向氣層放出一氧化碳等廢氣。

這就意味著時間對稱性的破缺,宇宙萬物從一定的價值與結構開始,一往無前地朝著混亂與荒廢發展,不同時刻的價值與結構不相同。第二定律揭示了一種「退94強化」的非對稱性時間。唐代著名詩人李白的名句「君不見高堂明鏡悲白髮,朝如青絲暮成雪」就反映了這種時間觀。

幾乎與此同時,進化論者發現了發生在生物界和人類社會的時間對稱性破缺,創立了進化時間觀。達爾文認為,地球上的生物處在不斷進化之中,從簡單到複雜,從生命的低級形式向高級形式,從無區別的結構到互不相同的結構。馬克思認為,人類社會是逐漸由低級向高級,向更加完善更加有序的階段發展。

從人的一生依稀可見時間的進化性、對稱性和退化性的縮影。在一個受精卵發育成人的過程中,體內的組織逐漸從簡單向繁多精密發展。從脫離母體到成年(約20-35歲),人體器官逐步向功能完善發展。從成
年到40歲左右,人體各器官的功能基本保持不變。此後,人體各器官的功能逐漸衰老。

20世紀70年代中期,通過對自組織現象的長期的不懈考察鑽研,普利戈津提出了耗散結構理論。按照該理論,可逆性是時間具體有對稱性的基礎,不可逆性是時間進化和退化的本質,一個非平衡系統(系統的溫度狀態參量隨時間變化,或系統與外界存在諸如熱流粒子等宏觀流動)的演化過程,可用數學中的分支點理論的描繪。一個非平衡系統(無論是生物或非生物系統)經過分叉點AB演化到C時,對C態的解釋必然暗含著對A態與B態的了解。

C態的秩序和結構比A態與B態的既有可能更高級精密(進化)也可能更低級簡單(退化)。普利戈津就這樣定量統一地解釋了時間的進化性和退化性。大爆炸模型(伽莫大等,20世紀40年代)和爆脹模型(古斯等,80年代)揭示了時間在宇宙尺度上的對稱性破缺:約200億年前,宇宙還是一個質量密度無限大的「奇點」,一次巨大的爆炸,並經過200億年的近光速膨脹,形成了現在的宇宙,且還在膨脹。在基本粒子領域,美國科學家克羅寧和菲奇發現了時間對稱性自發破缺的現象(1964年):C介子在衰變過程中,對於空間反射和電荷共軛變換不守恆,從而說明了時間反演對稱性自發破缺。

愛因斯坦曾認為,時間不過是人的主觀「幻覺」而已。他說:「對我們這些信念堅定的物理學家來說,過去、現在與未來之間的差別只是一種幻覺,雖然是一種長久不變的幻覺。」這種觀點當然不可避免某些偏激傾向。如上所述,時間是具有客觀性(事物或發展或退化或不變是客觀的)。但不可否認,時間確與人(的主觀性)有聯繫。搞清楚時間的最終本質是科學家乃至我們普通公眾的一大願望。