 时间的本质之谜
时间是什么?文学家说，时间是铁面无私的法官；企业家说，时间是金钱；政治家说，时间是生命。诸如此类说法，均涉及人的情感。只有科学家才是关于时间的最公正的裁判。
到目前为止，科学家已认识到时间具体有两重性：对称性(或可逆性)及其破缺(或不可逆性)。对称性时间源自牛顿力学(牛顿第二定律的表述方程经时间反演变化即用——t替代t后保持不变)，按照这种时间观，现在、过去、未来是没有区别的，如行星无休止的圆周运动，钟表指针圈复一圈及气候春夏秋冬年夏一年的循环。
19世纪中期，开尔文(英国)等发现了热力学第二定律。按照这个定律，物质和能量只能沿着一个方向转换，即从可利用到不可利用，从有效到无效，从有秩序到无秩序。如煤燃烧后，成为无法生热的煤灰，并向大气层放出一氧化碳等废气。这就意味着时间对称性的破缺，宇宙万物从一定的价值与结构开始，不可挽回地朝着混乱与荒废发展，不同时刻的价值与结构不相同。第二定律揭示了一种“退化”的非对称性时间。“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”(李白《将进酒》)就反映了这种时间观。
几乎与此同时，进化论者发现了发生在生物界和人类社会的时间对称性破缺，创立了进化时间观。达尔文认为，地球上的生物处在不断进化之中，从简单到复杂，从生命的低级形式向高级形式，从无区别的结构到互不相同的结构。马克思认为，人类社会是逐渐由低级向高级，向更加完善更加有序的阶段发展的。与退化论者恰成对照，进化论者的这些发现是令人十分乐观的：随着时间的流逝，宇宙将进化得越来越精美，不断地向更高水平发展。
从人的一生依稀可见时间的进化性、对称性和退化性的缩影。
在一个受精卵发育成人的过程中，体内的组织逐渐从简单向繁多精密发展。从脱离母体到成年(约20—35岁)，人体器官逐步向功能完善发展。从成年到40岁左右，人体各器官的功能基本保持不变。此后，人体各器官的功能逐渐衰老。
20世纪70年代中期，通过对自组织现象的仔细考察和长期研究，普利戈津提出了耗散结构理论。按照该理论，可逆性是时间具体有对称性的基础，不可逆性是时间进化和退化的本质，一个非平衡系统(系统的温度等状态参量随时间变化，或系统与外界存在诸如热流粒子等宏观流动)的演化过程，可用数学中的分支点理论的描绘。一个非平衡系统(无论是生物或非生物系统)经过分叉点A、B演化到C时，对C态的解释必然暗含着对A态与B态的了解。C态的秩序和结构比A态与B态的既有可能更高级精密(进化)也可能更低级简单(退化)。普利戈津就这样定量统一地解释了时间的进化性和退化性。
大爆炸模型(伽莫夫等，20世纪40年代)和爆胀模型(古斯等，80年代)揭示了时间在宇宙尺度上的对称性破缺：约200亿年前，宇宙还是一个质量密度无限大的“奇点”，一次巨大的爆炸，并经过200亿年的近光速膨胀，形成了现在的宇宙，且还在膨胀。在基本粒子领域，美国科学家克罗宁和菲奇发现了时间对称性自发破缺的现象(1964年)：C介子在衰变过程中，对于空间反射和电荷共轭变换不守恒，从而说明了时间反演对称性自发破缺。·
爱因斯坦曾认为，时间不过是人的主观“幻觉”而已。他说：“对我们这些信念坚定的物理学家来说，过去、现在与未来之间的差别只是一种幻觉，虽然是一种长久不变的幻觉。”这种观点未免过于偏颇。如上所述，时间是具有客观性(事物或发展或退化或不变是客观的)。但不可否认，时间确与人(的主观性)有联系。搞清楚时间的最终本质是科学家的一大愿望。 |
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2005-03-05 12:24
