客觀的物理現象作為代替我們對時間的本能感覺的一種手段時,我們就有了一種可以稱之為“時間”的東西。從這種意義上來說,我們一定不要試圖把時間定義為某種東西,而只能把它定義為某種度量系統。
對時間的最早量度涉及到週期性的天文現象:正午(太陽昇到最高處)的一再出現,標誌著天數;新月的一再出現,標誌著月數;春分節氣(寒冷季節過後,太陽跨過赤道的一天)的一再重複,標誌著年數。把一天劃分為相等的小單位,就得到了小時、分和秒。
然而,在我們設法利用比正午的重複更為迅速的週期性運動之前,這些很小的時間單位是無法精確地測量出來的。等振幅擺和等擺遊絲使得十六世紀出現了現代的時間量具。從那時起,對時間的量度才成為精確可信的。現在,對於更精確的時間,我們用原子的振動來量度。
我們怎樣能保證這些週期性現象真的是“均勻的”呢?難道它們不會象人對時間的心理感覺那樣也是不可靠的嗎?
有可能。不過,我們可以用幾種方法獨立地測量時間,並把測量結果加以比較。如果某種方法有顯著的不均勻因素,那麼,在和其他方法進行比較時,這種不均勻性就會表現出來。如果所有的方法都不均勻,它們也很難是恰巧同樣地不均勻。因此,如果各種測量結果十分相近——實際結果也正是如此。我們就只能得出結論說,我們所應用的各種週期性現象從根本上來說都是均勻的。不過不都是完全均勻的,比如,一天的長短就稍有變化。
物理學所量度的是“物理時間”。各種生物,包括人在內,都參加了週期性活動(如睡眠和清醒),而且,這些活動無需依賴外界的變化(如白天和黑夜)。不過,這種“生物時間”並不象物理時間那樣嚴格。
此外,當然還存在著一種對時間長度的感覺,或者說“心理時間”。即使看著一隻鍾,幹一天活仍然顯得比同好朋友在一起呆一天要長得多。
第40節
1800年剛過不久,就有人提出一種見解說,物質是以某種叫做“原子”的小單位存在著的。1900年過後不久,人們又接受了能量是以某種叫做“量子”的小單位存在著的看法。那麼,有沒有別的什麼常用的量也是以確定的小單位存在著呢?比如說,時間是不是這樣呢?
有兩種尋求“最小的可能單位”的方法。直接的方法是把某個要測量的量一直分下去。直到不能再分為止——把要測量的質量一直分下去,直到獲得一個單個的原子為止;把要測量的能量分到獲得一個單個量子為止。另一種是間接的方法,這就是去發現某種如果不假設有最小的可能單位存在就無法解釋的現象。
在物質的場合下,大量的化學觀察,包括“定比定律”和“倍比定律”的發現在內,使得原子理論的出現成為必然;在能量的場合下,黑體輻射和光電效應使得量子理論必定問世。
就時間而論,間接的方法是失敗了的——至少在目前是如此。人們沒有觀察到什麼非得用存在著時間的最小可能單位的假設來解釋的現象。
用直接的方法行不行呢?我們能不能觀測到越來越短的時間週期,直到某個不能再短的地步呢?
在發現了放射性之後,物理學家開始與極其短暫的時間間隔打起交道來了,有些原子有極短的半衰期。例如,釙212的半衰期不到百萬分之一(10^(-6))秒,就是說,在地球以每秒約十二公里的速度繞著太陽走一厘米時,這種原子就會衰變掉。不過,儘管物理學家詳細地研究了這一類過程,卻沒有發現時間不是以連續的方式,而是以“一下一下”的方式流逝的情況。
然而,我們還能繼續往下走。有一些亞原子粒子能夠在更為短暫得多的時間裡發生變化。某些粒子在氣泡室裡以接近光速的速度行進,它們能在從出生到衰變的時間裡形成三厘米長的徑跡。這相當於一百億分之一(10^(-10))秒的壽命。
不過,這還不是我們最出色的成績。在本世紀六十年代,人們又發現了壽命特別短的粒子。它們是如此地短命,即便以接近光速的速度行進,也留不下一條能夠進行量度的徑跡。它們存在的時間只能用間接的方法計算出來。已經查明,這些超短壽命的“共振態粒子’只能存在一千萬億億分之一(10^(-23))秒。
這樣短的時間是無法想象的。共振態粒子的壽命與上百萬分之一秒相比,正象一百萬分之一秒與三千年相比一樣。
不妨換個方式來想象這段時間。光在真空裡的速度接近每秒鐘30