時間是甚麼？國內物理學家與哲學家怎麼看？

時間是甚麼？國內物理學家與哲學家怎麼看？

时间是什么？这是一个古老而深奥的哲学问题，也是现代物理学和哲学研究的重要课题。2022年4月16日，台湾逻辑、方法论、科学与科技哲学学会主办的《种种意识讲场》系列论坛第二期以"时间与时间意识"为主题，邀请了物理学和哲学领域的专家，从不同角度探讨时间的本质。

在不同的视角之下，时间似乎会呈现出不同的面貌。在日常生活中，我们似乎能感受到时间正在不断流动，也能感受到时间由过去趋向未来的流逝。然而，这些在日常生活中感受到的时间现象，是否真的符合当代理论物理，特别是爱因斯坦的相对论？如果答案是否定的，那日常经验与物理学便产生了互相冲突的时间观念。这种潜在的冲突，不但是哲学家研究时间的一大难题，也成为了本次论坛讨论的主题。

经验中的时间与物理学中的时间

在论坛的开场引言中，郑会颖教授（政治大学哲学系助理教授、现象学研究中心主任）谈到了两种对时间的视角：日常经验的视角与物理学的视角。在日常生活中，我们似乎能感受到时间正在不断流动，也能感受到时间由过去趋向未来的流逝。然而，这些在日常生活中感受到的时间现象，是否真的符合当代理论物理，特别是爱因斯坦的相对论？如果答案是否定的，那日常经验与物理学便产生了互相冲突的时间观念。这种潜在的冲突，不但是哲学家研究时间的一大难题，也成为了本次论坛讨论的主题。

在郑教授介绍主题后，潘怡帆教授（东海大学哲学系助理教授）提供了历史面向的解释。1922年4月6日，法国知名哲学家柏格森（Henri Bergson，1859-1941）与爱因斯坦在巴黎进行了一场重要对话。柏格森主张，爱因斯坦的理论虽然带来了时间测量方法的洞见，却未能真正告诉我们：时间究竟是什么？潘教授解释了柏格森的立场："时间就是人，有人才有时间"。某时间现象的意义为何，取决于人在那时间现象中以何种方式行动。因此，如果科学理论不再从行动者的角度探究时间，而试图将其理解为可测量的物理量，就会忽略时间的根本面向。柏格森对爱因斯坦理论的疑虑，再次表明了生活中的时间经验与物理学的时间理论之间可能存在冲突。

狭义相对论与时间

高涌泉教授（台湾大学物理系教授）接着介绍了物理学从麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831-1879）理论到狭义相对论的发展，分析了狭义相对论框架下的时间观。在麦克斯韦的理论中，任何物体的存在时间与空间位置，都必须由一个绝对的坐标系来衡量，即以太坐标。要决定任一物体运动速度，就必须考虑该物体与以太坐标原点之间的速度差异。就此而言，任一物体的速度对于观察者而言，都是相对速度：如果任一物体的客观速度是一个相对于以太坐标原点的数值，那么，对于观察者来说，一个物体的速度自然取决于观察者本身的客观速度与被观察物体的客观速度之间的相对差异。以太坐标本身产生了不少问题，例如那个坐标到底是什么？然而，更重要的是，物理学家发现，不管对于任何速度的观察者而言，光速都是恒定的，不是一种相对于观察者自身速度的相对速度。面对这个难题，爱因斯坦提出了他的解决方案，即放弃以太坐标作为绝对坐标，转向相对论的时间观。高教授通过"位移除以时间"的速度定义，以简明易懂的方式说明这种转变背后的思路："如果有某种速度是绝对的，那么既然位移是相对的，那么只有让时间是相对的"。

一旦时间被视为相对的现象，两件事情发生时间的先后顺序就失去了绝对的标准。如果两个观察者以不同的速度移动，时间相对于这两个观察者的流动速度就不相同。举例来说，即便两个人在校对时间之后，考虑"一年后"这一特定时间点，只要这两人接下来的移动速度不同，"一年后"这个时间点相对于两人的到来时刻就不相同。高教授指出了这对物理学时间观的含义："时间再也沒有绝对性"，反而是"每个人都有他自己的时间"。因此，物理学从麦克斯韦理论到狭义相对论的发展，也标志着物理学时间观的重大转变。最后，高教授为讨论留下了空间：各种有关时间的哲学理论能否成功，取决于它们能否为上述物理现象提供合理的解释。

广义相对论与时间

余海礼博士（中央研究院物理研究所研究员）则着眼于广义相对论的理论意义。余博士指出，狭义相对论并非完整的理论，因为完整的理论必须是一种动力学理论——它必须说明在特定的初始条件（initial data）下，物理系统的状态将如何作用和改变。举例来说，牛顿力学的原则即捕捉了物理系统的状态改变。一旦某物体最初所处的位置与状态确定下来，牛顿力学的原则就可以预测同一物体现在所在的位置。若要说明狭义相对论的限制，就必须进一步讨论它与广义相对论之间的关系。

按照余博士的观点，广义相对论的任务是"描述各种可能时空的动力变化。给你任何一种初始条件，你都可以研究一下它的动力变化长什么样。"相比较而言，狭义相对论的任务仅是提供匀速坐标之间的变换；而且，它仅适用于特定类型的时空，也就是所谓的"闵可夫斯基空间"（Minkowski space）。余博士认为，这种空间"在广义相对论的角度来看，没有特殊的性、没有地位，或者没有基本性、本质性"。以演讲现场存在的一张椅子的空间为例，余博士指出这已经不是闵可夫斯基空间。即便抛开这些较为特异的例子，仅仅关注我们实际所处的宇宙，当今主流的宇宙学模型也非基于闵可夫斯基空间的模型。纵然如此，时间的流动速度受运动状态影响的现象依旧存在。这说明了探讨时间的根本（fundamental）特性，以及为时间提供一个完整（complete）和根本（fundamental）的解释时，我们不应受限于狭义相对论和作为特例的闵可夫斯基空间，而应该采取广义相对论的框架。

对于时间问题，广义相对论提供了什么样的洞见？余博士首先分析了逻辑学家哥德尔（Kurt Gödel，1906-1978）的观点。哥德尔的论证指出：在某些广义相对论的解下，物体即便不以超越光速的方式运动，也能回到过去。如果回到过去在逻辑上是可能的，那么时间应该不存在。另一方面，哥德尔也不乐于接受狭义相对论中同时性由运动状态决定的结果。随着时间的流逝，许多原本不存在的事物将转变为存在；但事物的存在与否，理应是完全客观的。既然时间的次序对应于存在的次序，时序也就该是一件完全客观的事。

在这种脉络下，余博士问道：在广义相对论中，有没有任何物理量能够被视作普世时间，其中不存在不同观察者之间的差异？余博士提出了一个答案："宇宙通过其体积（volume）的膨胀而产生的时间"，也就是说，"空间大小的变化，蕴含着时间的信息"。时间作为空间的变化，是作为因果序列而存在；所有与时间相关的信息，都被包含在这个因果序列之中。而这个时间作为因果序列的看法，也正好与德国哲学家康德的观点相呼应。余博士提出他一个核心观点：严格来说，时间比空间更基本，因为空间通过时间才得以生成。

作为排序的时间

就物理学的视角来看，时间或者相对于观察者、或者可由更根本的事物解释。这是否代表时间说到底是种幻象？紧接发言的周先捷教授（台湾大学哲学系助理教授）指出：要回答这个问题，首先必须考量在不同的时间观念下，时间究竟有哪些不同的特性；而时间是否幻象，取决于我们在讨论哪种时间观念，以及那种时间观念所定义下的时间特性是否存在。

我们可以先问：日常生活的時間觀有哪些要素？這個問題可以透過分析日常生活中對於時間的經驗來回答。首先，在日常經驗中，「現在」這個時刻具有任何其他時刻都不具有的特殊地位。其次，這個特殊時刻不對應任何固定的事件；當發生在這個時刻裡的事件被另一事件取代，後者就成了發生在「現在」的事件。周教授以「動態的時間觀」稱呼具備這兩個要素的時間觀。

以動態的時間觀為基礎，可以有多種的時間理論。其中一種理論是「現在論」（presentism）。就現在論者看來，為了闡明「現在」這個時刻的特殊之處，我們應當宣稱只有這個特殊時刻裡的事物才存在。過去的事物、未來的事物都不在「現在」這個時刻裡，因此都不存在。「移動聚光燈論」（the moving spotlight theory）的倡議者則認為，「現在」的特殊之處應該用其他方式來說明，存在的事物不會因為沒被看到就消失。用聚光燈的比喻來說，被照到與沒被照到的事物間只有看不看得到的差異，沒有存在與否的差異。因此，當討論時間的時候，「現在」這個時刻裡的事物就有如聚光燈所照射的事物，因被照到而顯得特殊。相較之下，過去的事物、未來的事物則沒有聚光燈照射，但它們就如現在的事物般真實存在。

不管這些動態的時間觀如何發展，都面臨一個棘手的問題：它們有可能不容於物理學，因為它們強調了「現在」這一時刻的特殊之處。若要發展合乎物理學的時間理論，那我們可以回到一開始的問題：有沒有其他時間觀念，其定義下的「時間」可以作為討論的出發點？一種作法是採取余博士所提及的、以空間與因果關係為基礎的時間觀。然而，周教授考慮了一種更為簡單的時間觀，是任何立場的論者都不應該反對的：時間「就是一個時間線」，或者說「就是一個排序」。換句話說，一旦宇宙所處的各種狀態給定之後，任何排列這些狀態先後順序的方式，就是一種時間。

這樣的時間觀雖然簡單，卻清楚指明了為何時間不能單純只是一種幻象。要建立任何科學理論，科學家都必須訴諸實驗所提供的證據。然而，任何實驗都有進行的順序。如果沒有按照特定順序執行的實驗，也就沒有被證據檢驗的科學理論。周教授在此強調：否定了排序的可能，就是否定了實驗的可能。在「時間作為排序」的時間觀下，這也就是說：沒有時間，就沒有實驗。那麼，時間就不能單純只是一種幻象。任何人提出時間僅是幻象的理論，就等於是宣稱自己的理論不可能得到實驗上的支持。

在討論時間議題時，周教授的說法指明了一種有效的討論方式：唯有透過釐清所使用的時間觀，我們才有可能真正回答「時間真實與否」的問題。那麼，除了上述那種最簡單的排序觀，是任何討論時間的論者都不應該反對的，時間有沒有可能有更多特質？換句話說，有沒有一些其他更精深的時間觀念可能為真？周教授為這問題留下了空間，也為本次論壇提供了可供反思的結尾。