时间表示结构变化
来源:《太极进化主义》第1篇 | 作者:段勇 | 发布时间: 2021-09-29 | 2240 次浏览 | 分享到:
一、时间是结构关系
二、历法和时钟
三、时间不可反演
四、同时和先后的定义
五、时间的主观性和客观性
六、时间与空间的等价关系

一、时间是结构关系

时间是什么? 几千年来,不断有哲学家和科学家思考这个问题。张元仲说,时钟除了作为其他事物的计时器外,它们本身都包含在“时间是什么?”这个问题的答案之中,但绝不是答案的全部。“时间是反复的次数”这种过于简化的答案是把时间跟时钟等同了起来。动植物的老化、岩石的风化,以及宇宙的演化都没有“反复的次数”,但都是在时间中进行的。关于时间箭头问题,张元仲说,几百年来列举的事例包括了不可逆过程、热力学中的“熵增加原理”、宇宙的产生和演化等等。但这些也只是事例而非时间箭头的最终答案。试想,“时间究竟是什么?”这个问题还没有完全的答案,它的箭头问题能有最终答案吗?(张元仲.时间是什么?[J].科学世界,2009(6).)

有人说时间是对物体之间相对运动快慢的一种描述,或者说量度两个时刻之间的间隔长短的物理量,这些说法都是错误的,因为“运动速度”和“时刻”这些概念本身需要用时间来定义,所以在时间的定义中包含这些概念就是循环定义。有人说,时间是运动、变化的表现形式,但是变化有很多表现形式,例如图像的、声音的、符号的等,这些表现形式与时间有什么区别呢? 

为了说明时间的本质,我们首先分析两个场景与时间的关系。场景1:在一个教室里面有两个人;场景2:在教室里面有一个人,另一个人在教室外面。这两个场景的差别是什么呢?显然是两个人的位置差别,根据狭义结构的定义,位置差别就是结构差别。然后我们看时间关系,如果两个人约好8点钟在教室见面,然后到8点的时候两个人都来到了教室,就出现了场景1。但是如果一个人准时来到教室,而另一个人迟到了,8点时就会出现场景2。所以,同时是一种结构关系,先后是一种结构关系的变化。由于有物质的结构变化,世界作为一个整体的空间状态就不同了,当我们对比这些不同的世界整体空间状态时,我们不说它们是不同的世界,而说它们是不同时间的世界。因此,时间就是由物质的结构变化导致的不同的世界整体空间状态之间的关系。因为结构决定功能,所以钟表的结构变化也是其他所有功能变化的参照系。由此又可以用时间代表所有的结构变化和功能变化。

定义:时间是由物质的所有结构变化和功能变化导致的世界整体不同的状态之间的关系。

我们有时说:“让时间凝固”,“锁定这个瞬间”,其实凝固和锁定的并不是时间,而是结构。所谓“时间反转”,其实是说各种物质的结构变回以前的状态。物理学家告诉我们,宇宙产生之前不存在时间。所谓时间不存在是指宇宙的结构不存在,没有物质也就没有运动,没有结构变化,没有结构变化就没有时间。

二、历法和时钟

我们平时说的各种变化,如开车、生物生长、社会发展等,都是功能变化或结构变化。功能变化中包括进化和退化,它们都需要度量,因而都需要参照系,时间就是度量所有功能和结构变化的一种参照系。


1.1 系统b是系统a的时间参数

  如果世界只有一个系统,当它从结构1变为结构2,然后又从结构2变回结构1时,我们可以说时间倒退了。其实,时间本身是没有方向性的,时间的方向性来自于不同结构的相互关系。如果世界上存在两个以上的系统,当系统a从结构1变为结构2时,系统b也发生了一些变化。当系统a由结构2变回结构1时,如果系统b没有同时变回系统b的结构1,那么我们就不能说时间回到了过去。这时系统b的状态可以作为系统a结构变化的参照系,在这个参照系上,可以记录系统a的变化过程,这就是系统a的变化关于系统b的函数,即a的历史,ba的时间参数。这个历史上系统b的各个状态发生的顺序就是时间的方向。反过来,a也可以是b的时间参数。

  时间的方向并不一定是单向的,当把系统b作为系统a的时间参数时,如果系统b从状态2变回到状态1,就意味着时间倒流,这样的图形很容易画出来。但我们在分析函数关系时,不喜欢一个自变量对应两个函数值这种图形,我们喜欢单值函数。所以我们需要确定一个固定的时间方向。如果我们觉得太阳每天东升西落,可以回到过去,无法标定时间的方向,那么可以把季节的变化作为参照来标时间的方向。如果我们觉得季节的变化也不足以确定时间方向,我们可以把更慢的变化作为坐标系,例如人的生长和衰老。如果还嫌不够,可以人为设定一些长周期系统,于是就产生了各种历法所以,时间反转不是不可能,而是不利于人类认识世界。

钟表的运动就是一种结构变化,我们平时说的时间一般都是指小周期内某种物质结构变化与钟表结构变化之间的关系。在时间坐标上的每一个点都是钟表指针的一种位置,所以我们说的时间也经常指钟表的位置。在货币产生之前,人们以物易物,后来人们用一些特殊商品充当一般等价物,于是有了货币。钟表也是一种“一般等价物”。最初时间是任何两种结构变化之间的关系,后来人们用一些特殊的结构变化表示时间,如:沙漏、日晷等,最后用钟表来表示时间,也就是在表示时间的各种结构变化中选择了一种最方便好用的一般等价物。因此,钟表的结构变化是其他所有结构变化的参照系。

三、时间不可反演

我们每一个人都是以自己为参照系来度量世界的,钟表和其他所有等价物都是替代标准,不是时间的基本标准,每一个自我才是时间的基本标准。而我们的身体变化和意识变化都是不可反演的。钟表是可反演的,你只要稍稍把钟表改装一下,它就可以倒转,因为钟表是简单系统。人的身体的某一部分的变化往往是可反演的,例如受了伤可以恢复,发烧了可以退烧,我们的某些观念也是可反演的。但人的身体和整个意识是复杂的系统,不可能同时倒退,所以人的身体和意识是不可反演的。这就决定了时间是不可反演的。

定理:对于任何一个复杂系统来说,只要这个系统的任意部分不能同时恢复过去的状态,那么这个系统就是不可反演的。

可反演不等于可逆,不可反演不等于不可逆。可逆是耗散结构理论中提出的特殊概念,与熵的变化有关,而反演与熵的变化没有必然联系。可逆过程与不可逆过程都是不可反演的。

现在人们很喜欢谈论回到过去和改变历史的话题。也许看到过去是可能的,但改变过去是完全不可能的。因为要改变过去,意味着不仅你一个人回到过去,而且是所有的人和所有的事物都同时回到过去,这是在改造整个世界

其实我们的所有观察都是在观察过去,因为任何物质反射的光线在进入我们眼睛之前都有一段运动时间,只不过光线运动太快,对近处的东西的观察都可以当成是同时的,而对于遥远星体的观察都明显是对于过去的观察。对于过去的观察并不意味着我们能回到过去,因为我们反射的光线到达遥远的星体又需要一段时间,所以我们不可能与过去的事物产生互动。如果我能够看到我太爷爷在做什么,那么这种观察只是单向的,他不可能看见我,他看见我意味着他能看见未来。所以说观察过去不意味着能回到过去。

四、同时和先后的定义

按照前面的定义,时间是由物质的结构和功能变化导致的世界整体不同状态之间的关系。时间关系包括同时关系和先后关系,那么什么是同时关系呢?如果一个人看到一个物体时,又同时看到了另一个物体,这两个物体在人的意识中分别产生两个感觉,这两个感觉在意识中同时出现,因此这两个感觉会与其他意识建立某些相同的关联。所谓同时其实是指这种意识关联的共同性

那么在意识中会建立什么样的关联呢?人每天都能感觉到自己的身体变化和自己的喜怒哀乐,人会把这些感觉排列起来,这种排列就是一种时间顺序。这个时间顺序会成为一个参照系,当人观察到其他现象时,会把这些现象与人关于自身的感觉相对应。例如,我9岁的时候开始踢足球,而且那一年我在天安门看到过悼念周恩来的花圈。这两个感觉在我的意识中被连在一起。所以时间在本质上是意识之间的联想关系。或者我们可以说世界上根本不存在一种抽象的时间,世界上只存在各种具体的物质和它们的运动变化,只是当人观察这些运动变化时,为了处理它们的相互关系而设定了一种范畴。时间这种范畴是一种意识。

定义:同时关系是两个直接经验紧密的联想关系。

任何事物都在运动变化,人对于同一事物的任意两次直接观察结果如果不同,那么这两个观察结果出现的先后关系就被称为时间的先后关系。

定义:先后关系就是直接经验在意识中的排列顺序。

对不断变化的某一个事物的多种经验构成一个集合,在这个集合中的元素之间有特定的因果关系。设A为某一个物体在运动中的多个位置的不同经验的集合,a1,a2,……为此集合中的元素。对应两个事物有两个这样的集合A和B,而这两个集合的元素之间有一一对应关系。例如a1对应b1,a2对应b2,……。每一个对应关系都来自于同一次直接观察。当我想到a1时就会想到b1。设a1在a2之前,b1在b2之前,由于a1对应b1,a2对应b2,……,则可以推出a1在b2之前,b1在a2之前。因此时间可以指多个事物之间的先后关系,不同事物的表现之间的先后关系都是这样得出的。集合之间的对应和先后关系可以当成一种结构关系,时间是一种结构关系。

五、时间的主观性和客观性

唯物主义认为,人的认识是对客观事物的反映,用到时间上他们会说,时间作为一种意识范畴是客观存在的时间的反映。经验主义则认为,来自于经验的认识和理论都只是意识,是否存在相应的客观事实我们无法判断,只能存疑。唯物主义可能是对的,但我们没有必要去证明意识到底是不是客观事实的反映,我们只需要证明这种认识是否对人类有利就可以了,只要一种理论能够自圆其说,又具有预见性和简单性,它就是对人有利的理论。

人们对于时间提出了很多客观解释,但都不能从客观上说清楚时间到底是什么。对于时间上的同时和先后都必须用意识定义,用客观的定义永远都不能说明时间的本质。定义必须用已知的东西定义未知的东西,对于时间这种最基本的概念,必须还原到人的最基本的认识。人最基本的认识是直接经验。

康德注意到时间的主观性,这是对的,但他说:“时间不是以某种方式从经验抽象出的经验性概念。”“时间是先天地被给予的。”([德]伊曼努尔·康德.纯粹理性批判[M].李秋零译.北京:中国人民大学出版社,2005,第2版:64-65.)这种否定时间的主观性的说法是错误的。时间必须用直接经验去定义,但直接经验不是完全由意识自生的,它有客观来源。而且它的内容是不以人的意志为转移的,因此时间具有客观性。

以直接经验定义的先后关系是基本的时间关系。科学家告诉我们的宇宙产生和变化的时间关系是间接经验,间接经验需要用直接经验检验

间接经验的同时性是逻辑推理后的联想。如果两个事物A和B不能同时观察,但A与C、B与C可分别同时观察,且其中的元素分别具有同时性,则可以推出A与B的某些元素具有同时性。这时C成为判断同时性的中介。太阳、月亮易于观察且位置连续变化,所以人类首先把它们当成判断同时性的中介。后来对同时性的判断要求越来越高,人类便创造了更易于观察的中介——钟表。例如,你告诉我,你昨天1点上飞机,我记得我昨天1点在吃饭,然后推出你上飞机的时候我在吃饭,这两个经验之间就建立了联想关系。这些逻辑推理的结果都可能出错,都需要检验。

定义:钟表是判断同时关系和先后关系的中介。

钟表本身并不是时间,时间是人对同一个事物的多个直接观察结果出现的先后关系。钟表只是判断同时性的中介。由于人在观察其他事物的运动时经常同时观察钟表指针的运动,所以一说时间就想到钟表,其实,对任何事物的多个直接观察结果出现的先后关系都是时间关系。

宇宙中的任何事物都具有同时性,或者说都具有时间关系。因此时间的运动就是宇宙所有事物的运动。爱因斯坦所说的时间的快慢变化也是指各种物质运动的快慢变化,而不是单指钟表运动的快慢。某个物体运动速度加快时,它的时间就会变慢,这句话的意思是说当它的位置变化速度加快时,它的其他运动速度会变慢。其他运动包括此物体内部的各部分之间的位置变化、电子运动、化学运动、生物运动等。

六、时间与空间的等价关系

时间关系作为一种意识范畴,它在意识中的表现形式与空间关系是类似的,甚至可以说是相同的。我们经常画这样一种坐标系,以时间为横坐标,以其他运动变化(例如:人的身高,企业的规模,国家的GDP等)为纵坐标。在横坐标上,我们可以设定单位,即1厘米代表什么,是1分钟,1小时还是1年。如果以1厘米代表1小时,那么1厘米这个空间关系就与1小时这个时间关系等价了。这种画坐标的方法其实就是我们在意识中处理时间关系的方法,当我们想到一个时间长度时,我们头脑中出现的其实往往是一个空间长度。也就是说,在意识中时间关系就是一种空间关系。

定理:时间关系在意识中是一种空间关系。

任何一个点都可以具有空间的三维坐标,还可以以时间坐标作为第四维坐标。两辆车都经过路口同一个点,但可以不相撞,有两种原因。第一,当两辆车的x和y坐标相同时,z坐标不同,因为有立交桥或有一辆车会飞。第二,因为当它们的空间三维坐标都相同时,时间坐标不同。在这里时间坐标和空间坐标是等价的

由于结构是物体之间或系统各部分之间的空间位置关系,空间关系都是结构关系,且时间关系等价于空间关系。所以,时间关系是结构关系。

   在一个二维坐标系中,如果以时间为横坐标,点的位置为纵坐标,那么这个点的运动就是一条曲线

定义:运动就是某一个系统的结构关于时间的函数。

世界上不存在绝对的静止,即使有绝对的静止,也可以看作一种特殊的运动。物质的所有运动、变化都是结构变化。时间的推进就意味着系统的运动。结构变化包括狭义结构的变化和广义结构的变化。

系统各部分之间的运动不协调是一种结构性的错误,不协调会降低系统的功能。例如:文艺演出时,灯光、布景、道具、摄像要与演出同步,如果灯光在演出时不亮,演完才亮,这就是改变了应有的结构,这种结构变化自然会产生功能变化,即演出失败。人是群体或社会组织的组成部分,人的行为与其他人之间不协调,也会降低系统的功能。例如:迟到是一种结构性的错误,迟到会改变系统的功能。

埃里克·詹奇把时间所表示的结构变化内容称为过程结构,把空间结构称为构件结构(埃里克·詹奇.自组织的宇宙观[M].曾国屏等译.中国社会科学出版社,1992:30.)。这样区分表明他注意到了时间与结构的关系。(我在《自组织生命哲学》当中说没有必要使用“过程结构”这个词,现在我认为使用这个词不仅必要,而且很重要。)但是詹奇没有详细论述时间与空间的等价关系。系统的功能由结构决定,结构包括空间结构和过程结构。时间就是结构关系,事物先后发生这种结构会决定系统的功能。