时间的奥秘

伤我心太深

　上下四方为宇，古往今来为宙，宇宙中一切物质的起源和消失，世界上一切事物的产生和终结，地球上一切生命的诞生和灭亡，所有的一切都和时间紧密联系在一起，时间是人类古代文明历史的主线。而观象授时是人类祖先对时间感受和认识的重要手段。“观象授时”就是观测日、月、星辰在天空中的位置变化来确定日、月、年。古人“日出而作，日落而息”，从太阳出没，昼夜明暗交替的这种最为明显的天象变化，产生了对“日”的感性认识；从月亮由圆变缺，再由缺变圆，于是逐渐产生了“月”的概念。通过对“物候”和季节时令的观察逐渐产生了“年”的概念。这一切就构成了远古时代“观象授时”非常丰富的内容。




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字，是指四方上下，包括一切的空间。宙，是指古往今来，包括一切的时间。宇宙，就是指一切的时间和空间，包括其间的所有物质、能量和事件。这个汉语词语最早见于《庄子》。 宇宙是如何起源的?至今没有确定无疑的答案。最权威也是最流行的假说是“宇宙大爆炸。：起先，只有一个点(被称为“宇宙学奇点”)，体积无限小(小到为零体积)，能量无限大(大到具有形成现在宇宙中所有物质的势能)，有一天，爆炸了，宇宙就诞生了。这是一个奇妙的点，它既存在(存在于数学中，也存在于我们的推測和想象之中)，又不存在(不存在于物理时空中，因为时空尚未诞生)，它是字宙从无到有的那一个点，它不是宇宙，但宇宙因之而生。

时间是什么？

　　伟大的哲学家圣.奥古斯丁(St.Augustine,公元354年-430年)因为在《忏悔录》中,写出了自己对时间的困惑而出名：“时间是什么？如果没有人问我，我很清楚；可是当有人问我时，我便茫然”。不仅仅是奥古斯丁有这种困惑，直到现在，我们也经常在问：时间是什么？

　　“时间”是什么呢？“时间”是一种能通过钟表来观察或测量的物理量。

　　现在的科学知识告诉我们，时间、空间、物质及其运动是不可分割的；没有离开物质而独立存在的时间和空间，同样也不会有离开时间和空间而独立存在的物质及其运动，时间和空间就像质量和能量一样，是物质的基本属性。总之，“时间是什么？”这个问题还要不断问下去，科学实践也会不断地给出更深入的回答。这个过程可能像时间一样永不终结。

时间的特质

　　最早提出这个问题的古希腊哲学家亚里士多德在他的〈物理学〉中赋予时间第一个定义：“时间是位于运动前后的数”。
　　时间在“流逝”??它只能以一个方向运动。当我们考虑时间的时候，即使是最笼统的方法也要按过去、现在和将来考虑。我们现在不能做过去的事情，也不能做未来的事情，只能做“现在”的事情。
　　时间总在“变化”---钟只有在走动时，才有效，如果钟停了，则无法判断时间。
　　时间是许多数学公式和物理函数中不可缺少的组成??它是导出大多数物理单位制的几个基本量之一，其它几个基本量是长度、温度和质量。然而，时间在某些方面又有所不同。例如：我们能辨别距离，感觉到温度和重量。但是对于时间，我们看不到它、听不到它、嗅不到它，也尝不到它，而只能通过意识，或者通过观测它的效应来理解它。

大尺度时间：

　　大约五千多年以来，人类就一直在同“小时间”单位打交道，把日划分成时、分、秒，又把秒细分为毫秒、微秒、纳秒和皮秒。但是，人类同“大时间”尺度打交道，只是在不到三百年前才开始的。所谓大尺度时间，是指发生在过去很久、很遥远事件的时间。测定这些时间不能用“日”，也不能用“年”，必须用更大的单位。例如，考古学家用“千年”或“万年”为单位计算史前遗物；古生物学家和地质学家要以“百万年”为单位，分别研究人类祖先化石的年代。天文学家还使用“光年”(以光速飞行一年)，来描述宇宙间星体的相互距离；

关于时间的传说

　　我们可以凭借那些远古时代所流传下来的神话传说，推断古人对于时间的认识程度。关于时间的神话，国内和国外都有很多。它们都是同宇宙起源的神话联系在一起的。在我国，所谓时间的起源包含在盘古开天辟地的神话之中。此传说大约是在一万八千年前。

时间简史

　　史蒂芬•威廉•霍金（Stephen William Hawking，1942年1月8日?），英国著名物理学家，在公众评价中，被誉为是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。他提出宇宙大爆炸自奇点开始，时间由此刻开始，黑洞最终会蒸发，在对20世纪物理学的两大基础理论??爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论的统一方面走出了重要一步。患有肌肉萎缩症的他，近乎全身瘫痪，不能发音，但1988年仍出版《时间简史》，至今已出售超过1000万册，成为全球最畅销的科普著作之一。
　　在古典物理学中，一般相信时间和空间，是一个独立于自然界的概念，可以永久存在，但1915年，爱因斯坦发表广义相对论中提出，时间和空间并非绝对，不再是独立于事件的背景，人类对时间的看法出现革命性的转变。
　　1920年代，埃德温•哈勃利用100英寸的望远镜观天时，发现恒星并非均匀分布于整个空间，而是聚集在称为星系的集团之中。他同时发现几乎所有星系，都出现红移现象，即它们飞离我们，而星系离开我们越远，飞离的速度亦越快。这项发现带来新的问题，在更早的时候，所有星系是否离我们更近，甚至有一个宇宙的开端。
　　当时科学家曾尝试解释这种现象。1948年英国学者邦迪、高尔德和霍伊尔提出的稳恒态理论，提出宇宙会穿梭于扩张和收缩两种状态，但并没有开端；俄国学者利弗席兹和哈拉尼科夫则提出，物质若没有严格对称的收缩，最终会引起反弹，而密度保持有限，这亦避免了宇宙有开端的说法。此理论提出时，霍金当时21岁，正在攻读博士学位。

　　霍金当时并不相信这些学者的证明，于是联同当时已在研究奇点的彭罗斯，发展一套数学公式，证明宇宙不能反弹。该学说认为，如果广义相对论正确，宇宙起源将在存在一个奇点。当时，奇点一般被视作黑洞的中心，内里有密度无限强、引力无限重、限时空曲率无限大，霍金当时设想，若重新走回宇宙诞生之时，全部物质聚成一点，这亦即为奇点。
　　1965年10月，人类发现一种散布于空间的的微波背景辐射。这些能量极度微弱，能量值远低于一台微波炉，但科学家发现，要合理解释这种辐射，宇宙早期必定非常热，随著宇宙膨胀，辐射持续冷却，最终才会有出现微波背景。这一学说，进一步确认宇宙早期曾经出现大爆炸。

　　不过，霍金虽然解释了宇宙源自一个“奇点”，这些定理未能说明宇宙如何开始。霍金认为，这代表广义相对论在“奇点”中失效，该理论只能预测宇宙如何演化，未能预言它如何起始，霍金于是试图合并量子理论及广义相对论，期望能解释整个宇宙从诞生、以至演化的过程。但科学界一般认为他的研究，为人类迈向大一统理论踏出重要一步。
　　作品列表
　　　1988年：《时间简史》(A brief History of Time)
　　　1993年： 《黑洞、婴儿宇宙及其他》（Black Holes and Baby Universes and Other Essays)
　　　2005年：《时间简史（普及版）》(A briefer History of Time)
　　　2001年：《果壳中的宇宙》（The Universe in a Nutshell）
　　　2002年：《在巨人的肩膊上》(On The Shoulders of Giants. The Great Works of Physics and Astronomy)

时间是怎样“开始”的？

几种观点：
　　亚里士多德的看法是：“时间没有开端”。他认为“不可能无中生有”，所以不承认有开始的瞬间。
　　20世纪的爱因斯坦也认为，宇宙永远存在。起初，他根本没有考虑宇宙是从什么时候开始的问题。不过，爱因斯坦后来收回了他的这种看法。那是因为，美国的一位天文学家埃德温.哈勃（1889~1953）通过实际观测在1929年得到了宇宙正在随时间膨胀的证据。
　　如果宇宙在随时间膨胀，那么，过去的宇宙就必定非常小。将时间向过去倒推，宇宙应该越来越小。倒推到137亿年前那个难以想象的久远的过去，整个宇宙就应该全部缩小集中为极其微小的一点。那一点 被取名为“大爆炸”。那就是宇宙的开端。
　　根据相对论，时间和空间密不可分，两者结合成一体而形成我们这个宇宙。只要承认大爆炸是宇宙的开始，大爆炸的同时也就应该是时间的开始。这就是现在普遍承认的一种标准宇宙论的立场。
　　不过也有反对的声音。有一种假说认为，无需用大爆炸来跨过某个特别的点，在大爆炸之前也有时间在流动。

产生时间方向性的真正原因是什么？

　　通过前面的介绍，到这里，我们对于“时间究竟是什么？”，的问题总算有了一些答案：“时间是对反复发生的事件的计数，是正确认识物体运动必不可少的一个物理量。时间和空间一起构成了一个各种各样事件在其中展开的舞台。而且这个舞台不是不变的，会根据在其中的物质和能量的情况而发生变化。”但是，从上面这些答案，我们仍然看不到时间所具有的特点。因为，上面的这些回答漏掉了时间最大的一个特点：那就是“时间的方向性”
　　对于我们来说，被说成“现在”的这一时刻具有非常特别的意义。“现在”这一瞬间马上就成为“过去”，此前所说的“将来”则变成了新的“现在”。我们感觉时间正在一点一点地“流逝”，时间的流动肯定是有方向的。
　　时间流动的方向性绝不仅仅是存在于我们的意识中。撕破的一张图画决不可能恢复成“没有撕破的图画”。看看我们周围发生的那些随时间而变化的事物，绝大部分都是绝不会逆时间方向发生变化的。
　　时间的这种方向性，叫做“时间箭头”。玻尔兹曼用“熵（shang）增原理”来解释为什么会有“时间箭头”。

有待于量子引力理论来解开时间之迷

　　关于时间，目前还有许多未解之迷。比如说：在宇宙之初的“大爆炸”的中心，在那引力奇大无比，连光也不能从中逃出的“黑洞”的中心，时间又变成了什么？大爆炸和黑洞的中心是一个密度为无穷大的非常奇异的小点，叫做“奇点”。广义相对论对于这种奇点条件下的时间，什么也没有说。另一方面，量子论对于涉及强引力的现象也无能为力。

　　要想解开这些时间之迷，必须重新建立一种把广义相对论和量子论融合在一起的理论，这种新理论被称为“量子引力理论”。现在，已经有两种理论，也许有希望最终成为这样的理论。一种是“超弦理论”，另一种是“圈量子引力理论”。