圣 · 奥古斯丁对时间问题作过颇多研究。他曾经说过，只要没有人要求他解释，他就可以告诉你时间是什么？这种直觉和道理之间的矛盾贴切地表达了大多数人关于时间本质的混乱认识。混乱的根源在于，比起任何其它物理性质来，我们对时间的感受更内在、更主观。英国天文学家A. Eddington爵士有一次说道，时间是通过一种“后门”进入我们思想的。果真如此，我们将面临一个涵义深刻的原则问题：这道后门是否确实作用非凡，竟能使我们领悟迄今尚未经过实验检验的时间的诸方面，抑或它只不过是一块理智的绊脚石，致令大多数人都觉得难以明智地、客观地讨论时间问题？心理意象通常不能认为是出色的自然科学。如果心理时间侵扰了我们的思想、语言和行动，就最好的方面来说，会有碍于我们了解实际时间，最坏的结果便直接和实际时间相冲突。

应用时态来阐明时间的内涵和外延之间的矛盾，是再好不过的。在日常生活中，我们采用两种不同的而且看来是互不相容的语型来谈论事件。第一种是用日期来标注事件：哈斯丁斯战役（1066年），肯尼迪总统遇刺（1963年11月22日），首次登月（1969年7月20日），下一届奥林匹克运动会（1980年）。这种方法同用经纬度标注地点没有多少差别，着重强调了空间和时间之间的物理相似性。日期正是时间图的坐标。

第二个系统迥然不同，采用过去、现在和将来的概念。上面列举的那些事件被说成是已经发生的、有待发生的或（视你何时阅读这篇文章）“现在”发生的。当我们认识到第二种标注方法和日期不同，它不是固定的，而总是在变化着，我们就会看出这两种语型显然是互不相容的。将来最终要变成现在，然后成为过去。时间的时态描述，准确地反映了我们对于作为一种运动性质的时间的意象。

我们并不把世界看作是日期不变的静止事件的集合体，而是感受到活动性。我们周围的世界在变化。日子一天接着一天过去，人们成长、衰老，帝国兴而复衰。这种流动或运动往往被喻为长河，执拗地向前流去，一现便逝。时间流是不可阻挡的、无处不在的、完全不可捉摸的。

流逝着的时间

时间怎能移动？这意味着什么？“光阴似箭”或“时不我待”这样的语句，意味着时间以一定的速度流逝，这个速度甚至可以随环境而变化。我们都有这样的感受：一天“匆匆过去了”。然而细究起来，这种概念没有什么意义，因为时间究竟流动得多快呢？是秒分之一秒吗？运动和行进要求某种固定的时间框架来测量它们的进展。对于通过空间的运动来说，我们应用时间作框架，但是在讨论通过时间的运动时，我们该用什么作框架呢？

要是谁像奥古斯丁那样试图去加以解释，过去、现在和将来的存在本身马上就显得十分可疑。“现在”是什么意思？时间的每一瞬间，当它出现的时候，都是现在，但那只是不说明问题的唠叨。在2000年，我们将把那一年看成是现在，了解了这一点，我们就可以得出结论：有将来的现在、过去的现在和现在的现在。这就是说，时间是许多个现在的整体集合。这种说法，同把时间看作许多瞬间的集合体的日期标注方案似乎无甚区别。但是，没有许多现在的复合，日期就将会是无意义的，因为一个事件怎能既是过去的又是将来的呢？对于凯撒来说，哈斯丁斯战役也是将来的事件。

爱因斯坦的狭义相对论，证明了同时性是相对的，从而揭露了“现在”概念的弱点。根据相对论的观点，两个在空间上分隔的事件对于某个观察者来说可能是同时的，但是对于另一个作不同运动的观察者，却有先后之别。因此，没有普遍一致的现在瞬间。的确，甚至这些事件的时间次序也是相对的。所以，探询“现在”在类星体3C273上正在发生什么事件是毫无意义的，因为如果读者站起来走一走，他的姿势稍许发生变化都会使那个遥远天体上的同时性瞬间改变几千年。同样，静坐着的和正在行走的遥远太空人，对于地球上的1979年是过去还是将来，也会持不同的意见！

这些令人困惑的思想，乍看起来像是打开了潘朵拉混乱之源的盒子*但实际上并非如此。爱因斯坦是通过研究光的运动得出他的结论的。原来，只要不发生超光速运动，那么，改变某人的姿势以使其处于遥远地方的某个同伴的过去变为将来，就只是一种很有限的成就，因为没有一种信号或影响能准时到达那个遥远的地方去利用这个事实。例如，我们不能先对他的将来投以一瞥，然后跃身运动，在那个将来出现以前给他发出信号，警告他即将发生的事件。信号旅行的时间总是慢于运动变化所能达到的最大时错。

尽管在相对论中将来仍是不可知的，但是，这些新思想给予旧有的有关宇宙的直观概念以致命打击。旧的概念认为，宇宙仅在这一瞬间无处不在，它的将来还有待出现，它的过去则已经不可挽回地逝去。现实，看来并不是转瞬即逝的，它在时间上是向后和向前延伸的。德国物理学家H. 闵可夫斯基在1908年曾经表明，爱因斯坦的时空观怎样把先前不同的一些实体置于同等的基点上，使它们得以统一在单一的四维“时空”中。在四维时空内，空间和时间各自只不过是些投影，正如二维影像仅仅是某个三维物体的投影一样。而且，也像物体的旋转会改变影像的投影长度一样，时空的旋转（这可以通过改变速度来实现）也会改变空间的长度或时间的持续程度。因此，时间的间隔也和运动的状态有关，这个结论已经通过对比钟和运动时钟的速率而得到完全的证明。

时间总体

承认时空的存在，迫使人们把过去和将来看成是沿着一个第四维伸展的，完全和现在一样实在。对现代物理学家来说，世界就是时空（加上物质），事件不是发生，而仅仅是存在—的静止时间总体内。在物理学的客观世界里，只有日期，没有时态。时间并不流逝。没有瞬时的现在，不可能进入将来。时间的长河是干涸的。

假若将来已经存在，它是否意味着一个没有自由意志的完全决定论的世界？这是一个微妙深邃的哲学问题，涉及到现实的本质和我们对它的认识，但是至少在某种意义上，将来仍然是不确定的。在亚原子领域，物质的量子论表明，没有刻板的机械规则能把一个系统（譬如一个原子）在某一瞬间状态同它在下一瞬间状态联系起来。相反，可能出现许多种将来的状态，每一种都具有一定的成为那个将来的几率。因此，自然界乃是一种机遇游戏，世界能够从无数分枝中进行选择。对于量子论有一种不太寻常的解释，认为不只一支，而是每支将来都会在一种由许多平行共存的世界构成的多叶现实中出现。因此，按照这种观点，时间会继续不断地分叉，而宇宙也分裂，再分裂，进入宇宙精神分裂症的状态。这样，所有的将来都是实在的，而不是潜在的。

时间的终结？

“坚持到最后时刻”，这是大家所熟悉的一个语句，虽然略具骑士风度。但是时间真能终结吗？在这以后会怎么样呢？关于时间的开始和终结问题，多少世纪以来一直强烈地吸引着哲学家们。奥古斯丁和康德曾经详尽地阐述过所出现的各种问题。随着现代数学和物理学的巨大进展，这些问题被赋予了新的可说是稀奇古怪的形式。

1915年以前，物理学家认为时空是物质表演的舞台，就在那年，爱因斯坦发表了一种革命性的见解。他宣称，时空不是戏剧的布景，而是演员之一。

时间像物质一样，能够移动位置，也能改变形状。几何形态发生的畸变，是作为重力而被我们观察到的。这种思想的一个戏剧性证明，就是整个宇宙在膨胀，使空间像一块橡皮一样向四面八方伸展。时空从静态背景升格为按运动定律来说是圆满的动态系统，为我们开辟了一个惊人的境界，其涵义只是最近才为我们所深刻了解。如果时空是有生命的和变化着的，它会像其它活动的物理系统那样要死亡吗？它会终结吗？

有一个地方，时间或许会走至终点，那就是在黑洞里面。当一个沉重的星球枯竭时，它便坍缩，因为它的内部压力大大降低，不足以支持它自身的巨大重量。许多天体物理学家相信，那个星球会无休无止地皱缩下去，它的表面重力逐步增加，周围的时空越来越剧烈地发生畸变。如果时空能产生应变，那么产生一个问题，它是否像物质一样有一个弹性极限，超过这个极限纤维就要绷断。目前尚不知道畸变的极限，估计最终总会达到一点，使时空分离，时间停止。这个不测之点称为奇异点，它代表时间的终极或时间的疆界（一种时空边缘），越过这个界线，时间的概念便不能应用了。

如果宇宙中的物质比我们实际所见的多100倍（这是完全可能的），那么等待整个宇宙的就是上面那种命运。果真那样，宇宙将是不稳定的，无法抵抗重力坍缩。宇宙目前虽然处于膨胀状态，但总有一天，膨胀会达到最大值，发生内向爆炸。最初可能是缓慢的，逐渐增加速度，宇宙最终将在一场爆烈的灾变中，在宇宙奇异点上陷于毁灭。将这个剧情予以倒叙，我们所看到的创世（时间的开端）的情景就是一场巨大的爆破，一般称为大爆炸，据认为大约发生在150亿年前。

奇怪的是，时间有着开端和终结，但并不意味着有最初瞬间和最后瞬间；而指出最初瞬间和最后瞬间，则是哲学家们长期苦恼的事情。这样一种莫名其妙的可能性是会出现的，如果假定时间是连续的，也就是说，可以无限地分割为任意小的间隔。如果时间是连续的，那么，极细微地加以剖分，每个瞬间都可以用一个数字来标记，当然，用的数字是所有可能有的小数。在这里，数字具有重要的性质，这可以从提出下述问题而得到说明：比2小的最大数是什么？我们或许会试以1.999来回答。然后很容易想到一个更大的数也小于2，那就是1.9999。重复推论下去，我们会看到没有一个小于2的最大数。同样，也没有大于0的最小数。所以，如果宇宙在零时开始，并在f如说最后一天的两点钟终结，便没有零时以后的第一个瞬间，也没有两点钟以前的最后一个瞬间。而且，零点和两点本身并不是最初瞬间和最后瞬间，因为它们根本就不是瞬间，而是奇异点。

认识大爆炸并不是一次事先存在的空洞中发生的爆破，而是空间、时间和物质都赖以存身的一种真正的开天辟地，是很重要的。同样，“大毁灭”代表一切时间的终结。大爆炸之前或大毁灭之后，会发生什么事情？这个问题是没有意义的，因为它们是以本身就会诞生和死亡的时间的存在为前提的。奇异点（时间的界限）是否真的限定了我们的宇宙，或者是否会有一种新的理论重新证明宇宙是永存的，那是个信仰问题，而不是科学问题。但是，如果宇宙真的万寿无疆，那就会产生很严重的悖论。

时间的箭头

无论具体的过去和将来存在与否，过去性和将来性在物仍是很可以讲得通的。那就是说，我们仍然可以断言一个具体的事件发生得比另一个事件早些或晚些，无论这些事件是在我们自己的过去、现在或将来。当然，如前所述，只有这些事件能用光信号联系，它们的时间次序才是绝对的，但也只是在原因和影响能起作用的那些事件之间才存在着这种时间次序。过去和过去性之间的区别，可以用一个很相近的事实来比拟。地球从西向东自转，这种转动决定了一种我们大家都熟悉的东西不对称性：日出于东而没于西。东和西是地面上到处都很适用的形容词（除两极以外），但是提出哪里是东或西在哪里变为东这样的问题是没有意义的。西和东涉及的是方向而不是地点。同样，物理学家并不赋予具体的过去或将来以任何意义，但是发现时间中的将来方向是有用处的。

为什么世界在过去和将来之间在时间上是不对称的，这很久就是一个谜。日常经验告诉我们，大多数过程都是单向性的：人们由少及老，房屋逐渐倒塌，山岳被侵蚀，恒星能源逐渐耗尽，宇宙发生膨胀。我们从未遇见过相反的过程，譬如说，房屋自动聚拢起，河水倒流上山坡。仔细分析我们会发现，大多数时间不对称过程都可以看成是破坏次序的趋势：一幢完整的房屋显然比一堆瓦砾更有次序。用最普通的形式来表述时间不对称定律，那就是宇宙每天都稍稍变得更加无序。

这个定律源自所谓的第二热力学定律。第二热力学定律是说明能量特别是热能的机制的。能量虽能保存，但它有消散在周围环境中的趋势，从实用观点来看，我们可能失去对它的控制。因此，有用的能会消散，这是无序开始的一个特例。

当然，在某个局部地区，有序性可能增加，例如重建城市，但是仔细观察平衡表，我们会发现，为了取得无序性的补偿量，总要在别的地方付出代价。以重建城市为例，能源的消费和自然资源的耗损要超过新城市组织的收益。

十九世纪末期，澳大利亚物理学家l. 博茨曼用简单的数学模型研究了无序性的演变，并相信他解开了时间不对称性起源之谜。如果用一块薄膜把盒子隔成两部分，每个部分充以一种不同的气体，当把薄膜取走，两种气体便互相扩散，并马上混合起来不能再恢复原状。扩散作用我们是很熟悉的，譬如—瓶香水拔去瓶塞，香味便弥漫于全室。

博茨曼推论气体之所以混合，是由于所有的分子都被迅速搅动，它们互相之间发生了碰撞。在受到轰击的情况下，气体分子的排列不断地变化，就像一迭纸牌，随意抽洗会打乱原有的次序。博茨曼得以证明，只要碰撞是随机的，有序必然会让位于无序。

多年以来，这个结果被下面的悖论弄得乱七八糟：尽管每一次单个分子的碰撞本身是可逆的，但整个气体的集体运动在时间上是不对称的。博茨曼怎样能从对称得到不对称呢？当我们认识到有序 - 无序趋向不是一个严格的定律，而是一个几率和统计学问题，这个问题就解决了。恰如一迭杂乱的纸牌可能（尽管多半是不可能）偶然地排成恰好成套的顺序，两种气体也有极小的可能性互相分离开来，或是香水纯属碰运气地找到返回瓶子的路径。

显然，真正的问题不在于有序变无序过程的本身，而在于一开始是怎样达到有序状态的。我们通常不是靠几乎无限期地等待气体自发地分离来获得离析气体的，而可能是求助于某种技术来从我们周围的世界取得它。于是我们要问、为什么宇宙不是一开始就整个混合起来？为什么宇宙的趋向是从有序变为无序，而物质和能量却有这样高度的有序性？博茨曼对此作了多少有点俏皮的回答。他说，之所以有现在这种有序排列，是因为产生过一种几乎不可信地罕见的巨大波动，摆脱了极有可能的宇宙混乱状态——这纯粹是一种运气。今天我们知道，宇宙在此以前的寿命并没有长到足以能够让这件事情发生，因此，看来应当解释为有序性一开始就是存在的——世界在创世之初是“扭紧了发条”的，以后慢慢松开，而从大爆炸开始，便奔向最后的瓦解和毁灭。

早期的混乱

值得注意的是，就我们所知的原始宇宙而言，情况并非如此。有充分的证据，特别是宇宙背景热辐射的存在，证明宇宙早期是混沌一片，接近于热力平衡状态。据认为，宇宙辐射是原始热能通过宇宙随后的膨胀而冷却的逐渐减弱的残余部分。如果的确这样，那么世界现存的组织结构，诸如星系、恒星、行星、生命，乃至原子，都不可能经受大爆炸的浩劫而残存下来，尤其不能承受成十亿度的高温。宇宙如何上紧了发条？这必须从较晚的时期寻求解释，原来它和宇宙最早时刻发生的某些重要核过程有关。膨胀本身起着决定性的作用，它搅乱了最初的平衡状态，创造了一种不平衡，这是宇宙从来都力图恢复的。因此，次序是作为宇宙膨胀的结果从混乱中产生出来的。

不幸的是，目前的膨胀过于缓慢，不足以产生很大的影响，因此宇宙放松的速度快于它重新扭紧的速度。由于恒星一个一个耗尽它们的能源，只留下黑洞来提供主要的天文活动，宇宙势必不可抗拒地走向完全的无序，或许如我们前面所说的那样，走向彻底的灭亡。

如果假定宇宙现在老得无可限量，这里我们将遇到一个问题：它为什么没有已经衰朽了呢？这类悖论存在了好几个世纪。十八世纪的天文学家契索指出，如果恒星一直不停地燃烧，现在的宇宙将会是一片灼热之地。今天我们知道，恒星并不总是存在的，但是这个推论仍然适用于宇宙整体。倘若像某些宇宙学家所倾向于认为的那样，宇宙胀而复缩，但不受一个最终奇异点的束缚，它可能跳进另一个新的活动周期。而且这个过程能够无穷无尽地重复下去，使宇宙徘徊于寒冷膨胀状态与灼热致密火球之间。我们现在所处的周期必定是偶然的一个，它前面有无数个其它的周期。这种严谨的图式有一个缺点，就是每次大爆炸都产生某些热能，这种热能一个周期接一个周期地继续积聚起来，并且由于接受了星光而得到增加。按数字推算起来，人们发现，在我们之前只有一个周期的余地。要有更多的话，我们必定汽化了。如果我们仍然不承认奇异点的存在，那么结论首先看来就应该是：宇宙根本不是周期性的，而是从一种无限扩散和零点温度的条件收缩的，然后在某个时候爆发了所谓的大爆炸，现在正处于一个永无止境的重新膨胀阶段。

有限的时间

但是，另有一个引人入胜的模式可以替代上述各种模式，那就是，时间的持续性是有限的，即使不存在奇异点也罢。如果把时间拓扑学研究得比通常的形式更完善一些，就可以得出这个模式。为了便于理解，我们回过头来研究瞬间和数的关系。数可以描述为沿一直线分布的许多点，每个点标以一个数字。如果时间是以两个奇异点为界，那么这条线便具有有限的长度。要是真有一个开天辟地的时刻，而时间并没有尽头，就像如果宇宙永远继续膨胀时所可能出现的情况那样，那么这条线便只有一个端点，并从这个端点无限地延伸下去。倘若不存在任何奇异点，则这条线的两端都是无限的。但是，如果我们承认时空能够弯曲和畸变，便会出现一种新的可能性：这条线将闭合成圆或某种更复杂的曲线。真要这样，时间将没有开端或终结，但是它的持续性将是有限的。对于时间延续了多少小时，这样说是可以的。

为了取得这种可能性，宇宙的性状必须是严格地受到约束的；循环的时间意味着过去也是将来，这就是说，只能出现因果性地自洽的活动图式。一个明显的要求是，宇宙必须以某种方式再给自己旋紧发条以回复到它原来的状态。在这个重新旋紧的阶段，一切我们所熟悉的单向过程，都必定发生逆转。在描述这种事态时，一般都说“时间倒流”，但是按照前述的观点，时间可能根本就不“流”，所以这句话不能太按字面意义来理解。

自博茨曼以来，逆转的可能性一直受到重视。以一迭纸牌为例，总是有那种微小的机会可以通过随意重排理成成套的顺序。然而，关于有序几乎总是让位于无序的结论，是建立在排牌过程是随机的这个假定的基础上的。

倘若千方百计地弄成了，那怎么样呢？我们可以较快地把牌理成成套的顺序，但是我们没有办法知道整个宇宙中无数的分子碰撞真的是随机发生的，抑或是受某种巨大的环宇机构所控制，或者说是为某种宇宙性的预谋所决定。如果这样，那么在不太遥远的将来的某一时刻，世界可能开始逆转。时间逆转的想法是十分玄妙的，但是真有科学家试图通过实验来研究这种可能性。这些试图探测时间逆转无线电波的实验，至今没有取得实证的结果。

至少在目前，时间的逆转仍然仅仅具有极为微小的可能性。我们尽管了解了时间的某些方面，但是它的其它方面依旧是无从捉摸的。当然，科学家们必定会继续探索，以求对其了解，我们也将如同对待其它一切科学研究一样，拭目以待，看看将来或过去究竟包含着什么？

[The Sciences，1979年11期18 ~ 23页]

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* 据希腊神话：潘朵拉下凡后，私自打开了宙斯交给她的一个盒子，里面的疾病、罪恶、疯狂等各种祸害全跑出来散布在世间。——译注