1.科学漫谈： 时间到底为何物

世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑。然而，因为我从来不去思考时间和空间，所以它们带给我的烦恼比任何其他东西都少。

——19世纪英国作家查里斯·兰姆

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什么是时间

几乎每个人，都能对时间下一个定义，并确定自己的解释拥有着充分的证明。例如，当你看到太阳从东方升起，到中午时停留在天空的中央，向地球发出炽热的光芒，你会说，这是时间的痕迹；当你乘坐地铁经过一个个站台，看到人群穿梭上下，你会说，这是时间的痕迹；当你沉醉地思念着某个人，桌上的咖啡从温热变得冰凉，你会说，这是时间的痕迹。但是，我们无论用何种方法证明什么是时间，都需要借助物质运动、变化的持续性和顺序性的表现来说明时间的概念。

时间的“形状”

在物理学家的眼中，定义时间却没有这么简单。时间是一条直线？时间有开始和终结？时间或许有环状侧线和分岔，就像火车一样可以一直前进，也可回到线上早先经过的站；时间或许有旋转的螺纹，就像海螺外壳一样，有着明显的递进关系。

科学理论的数学模型

在物理学中，给时间下定义不仅需要一个具有说服力的科学理论，同时需要可操作的科学实验来证明。没有得到观测证实的科学理论，总是无法完全令人信服。这就是卡尔·波普和其他人提出的实证主义的方法。

在这种思维的主导下，科学理论首先是一种自洽的数学模型，它能在一些简单假设的基础上描述大范围的现象，也就是说做出某种预言。其次，如果科学理论的数学模型做出的预言和实际观测相符，则该理论在这个检验下就会被确认。如果科学理论的预言和实际观测相抵触，那么必须将该理论抛弃或者加以修正。

因此，当人们提出时间究竟为何物时，采用实证主义的物理学家是不能给出一个标准答案的。物理学家所能做到的，是将所发现的东西描述成一种非常好的关于时间的数学模型，从而说明它能预言什么。