奥古斯丁、牛顿、爱因斯坦、霍金：我与“时间”有个约会

从古至今，奥古斯丁、伽利略、牛顿、霍金等物理学家都对时间进行了分析，研究了时间的特性，深化了人们对时间的认识。

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奥古斯丁的时间与运动是分开的

奥古斯丁从在寺院做小僧侣的时候，就负责定时敲钟，一定程度上说，他掌握着寺院的时间。后来，奥古斯J对时间进行了分析，他不赞同亚里士多德认为的时间是日月星辰的运行的观点，也反对其他人认为的一切物体的运行是时间的观点。他认为，运动不是时间，运动的持续也不是时间。如果是前者，因运动速度不同，时间就有了快慢，但时间是均匀流逝的。如果是后者，运动停止了，时间并没有停止。

奥古斯丁的贡献在于，他把运动和时间分开，提出了时间均匀流逝的观点。他认为，时间是思想的延伸。度量的时间，不是已经不存在的时间，不是绝无长度的时间，也不是没有终止的时间。所以不度量过去、现在、将来，或正在过去的时间。奥古斯丁想证明的建度能时间，不是度量过去的事物、现在的事物和将来的事物，而是时间经过现在时，心灵中所留下的印象。

因为奥古斯丁所处的年代久远，他对时间的认识还是比较初级的阶段。

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牛顿的时间是绝对不受干扰的

到了牛顿，他将前人的观点进行整理深化，提出了绝对时间的观点——绝对的、真实的、数学的时间，就其本质而论，是自行均匀地流逝的，与任何外界的事物无关。

时间是客观世界自然存在的运动过程，运动的速度不会任意改变，也就是惯性，这就是时间。如果时间整体是同步加快或变慢，在其内部无法发现变化，所以，只能认为一切都是不变的，这就是牛顿时期科学的基础。这个时候的人们认为，时间和空间，是独立于自然界的概念，可以永久存在。

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爱因斯坦的时间是与空间耦合在一起的

爱因斯坦推翻了牛顿的观点，他提出了四维时空的概念，认为牛顿的绝对时空观念是错误的，不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参照系不同而不同的。

爱因斯坦的相对论揭示出：我们生活中所面对的是三维空间加上时间构成的所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢，所以不会明显地感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比地找到时间的变化。如果你在速度接近光速的飞船里航行，你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在，物质的能量会随着速度的改变而改变，所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的，这就是时间为什么是四维时空的要素之一。

在我们的眼中，空间是三维的，可以把空间理解成许多平行平面的堆积：要想在空间中从一点运动到另一点，我们可以先沿着一个方向前后走，再向两边走，最后上下走。换句话说，需要第三个向量才能到达空间中的所有点。同样，四维空间则是一个需要四个不同方向才能到达其中所有点的空间。这种空间，可以认为是许多平行的三维空间的堆积。

要理解上面的概念，想象一下把一张张纸并列叠起来的过程。如果人不把它们一个个堆叠起来，这些纸张不会延伸进三维空间。以同样的方式，要想进人四维空间，就必须向一个新的方向运动，这个方向必须是在三维空间以外的。要到达四维时空中的每一个点， 一个人不仅需要向前后、左右、上下移动，还要沿着第四维时间的方向运动。

上面提到的是爱因斯坦用几个星期提出的狭义相对论，里面有些无法解决的悖论，后来，爱因斯坦又用了10年，提出了广义相对论，基本完善了四维时空的理论。

爱因斯坦给出了四维时空，这只是时间变化的特性，没有解释时间的起点与终点。

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霍金的时间是有起点的

霍金更进一步，把时间分成了三类，或者是总结了三种时间箭头。第一种是热力学时间箭头，即在这个时间方向上无序度或嫡增加:第二种是心理学时间箭头，这就是我们感觉时间流逝的方向，在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来；第三种是宇宙学时间箭头，在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩。

所谓的热力学时间箭头是指，宇宙中的万事万物都是由有序朝着无序发展的，比如在一-杯热水中放入一块冰，冰会慢慢融化，这样无序度增加了，在物理上说是熵增加了。因为熵一直是增加的，也就不会出现这样的情况：你放一杯水，突然一部分变热而另一部分变成冰。熵增加导致人会老死，物会破旧，太阳会因为热的耗散而“死”去，等等。正是因为这种情况的存在，才会给我们以心理上有时间存在的概念。

我们对时间方向的主观感觉或心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的，这就是第二种时间箭头出现的原因。

至于说第三种时间箭头，则是随着宇宙的膨胀而产生的。宇宙起源于一次爆炸，现在在膨胀，未来可能收缩，并重新归于一点，这样的过程给人以时间感。

这三种时间箭头的方向是一致的，不会在三者之间出现相反的方向。也就是说，我们不会把宇宙的膨胀看成是宇宙将要诞生，也不会把一一只杯子从桌子上掉下去摔碎看成是杯子在桌子上之前的事情。这也同时意味着，我们不可能回到过去，哪怕是在未来宇宙收缩的阶段。

总的来说，霍金认为宇宙起源于一一个奇点。奇点一般被视作黑洞的中心，内里的密度无限大、引力无限强、时空曲率无限大，在宇宙诞生之时，全部物质聚成一点，这亦即为奇点，宇宙是从奇点开始的，时间也是从奇点开始的。

霍金认为宇宙中存在很多像黑洞一样的奇点，从一个奇点直接能到另一个奇点，那么，也有可能回到宇宙开始的那一个奇点，这就给人以实现时间旅行的一-种猜想，但这只是霍金给出的猜想。

从物理学角度来看，要进行时间旅行，就要克服星际间距离遥远的障碍，而克服遥远距离障碍的最好办法是扭曲空间。例如北京和华盛顿相隔很远，在较短的时间内到达不了。如果大地像一张纸，能够折叠，只要将大地的两端折叠起来，让华盛顿和北京叠在一起，两地的距离不就拉近了吗。

那么，时空可以扭曲吗？根据相对论，只要有超大密度的区域，这是办得到的。如果时空扭曲了，宇航员就可以像蚂蚁从折叠纸的一面爬到另一面那样，很容易地跨越遥远的时空距离。而扭曲时空需要的超大密度的区域，只能是黑洞。黑洞能将时空扭曲成漏斗状，并在“漏斗”底部，把两个完全不同的时空结构连接起来。这就是现在所说的虫洞，《时间机器》这本小说就借用了这个想法。

文章来源《时间的故事》李孝辉 窦忠 编著

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