時間之矢的哲學思考論文

摘要:時間之矢是指時間的單向性或不可逆性，亦即時間對稱的破缺，或世界演化的不可逆性；時間之矢同自然演化聯繫在一起使時間同方向真正地統一起來；“時間之矢”有利於人們樹立正確的世界觀和方法論，有利於對科技的正負效用產生正確的認識，能促進自然科學反省由近代科學所造成的人與自然相分離的關係格局。

關鍵詞：時間之矢；演化；熵

從古至今，關於時間方向問題的探討一直困擾着哲學家和物理學家。在傳統物理學中，時間沒有方向，它僅僅是作為運動的一個外部參量存在的，用可逆的物理方程描述客觀世界，忽略了不可逆性的真實過程的理論近似，這就在本質上否定了自然界的演化與歷史性，因此受到了恩格斯與波普爾等人的深刻批判。20世紀80年代普利高津提出了“時間之矢”的概念，併科學論證了時間是有方向的，“熵”概念的引入使時間之矢開始從外部走向內部，把自然界的各種規律統一了起來，使自然界的演化獲得較好的解釋，為科學的發展提供了方法論支持，因此， “時間之矢”概念的探討具有了非常深刻的理論與現實意義。

一、時間之矢的概念及內涵

唯物辯證法認為一切事物都是發展變化的。同樣，人們對時間問題的認識也是在不斷髮展變化的。在科學史上，牛頓是第一個給時間以科學定義的人。但在他的物理學中時間是均勻恆定的流逝的，它僅僅是描述物質運動的一個外部參量，與物質運動的性質沒有任何內在的必然的聯繫；堅信時間具有同時性，是對稱的可逆的，過去、現在和未來是完全相同的，這在本質上就否定了自然界的演化或歷史性——時間失去了方向。20世紀初，相對論的誕生超越了牛頓的絕對時空觀，引入了時間、空間等概念，強調了事物的整體性、時空與物質的不可分性，指出時間和空間隨物體運動的速度變化而變化。但此時由於牛頓“絕對時空觀”長期對人們思想的禁錮，使人們難以走出“時間反演對稱性”的桎梏，正如愛因斯坦所説“過去、現在與未來之間的分別只不過有一種幻覺的意義而已”。顯然，愛因斯坦的相對論時間雖然在時間觀念上引起了一次偉大的革命，但它對人們理解時間的方向、演化的不可逆性卻毫無幫助——時間仍然沒有方向。

20世紀70年代英國宇宙學家霍金提出了“虛時間”的概念，拓寬了時間的含義，但此時時間仍是可逆的沒有方向，80年代普利高津提出了“時間之矢”的概念，併科學論證了時間是有方向的；自然界中發生的所有過程都是不可逆的，並且指出時間的不可逆性是無條件的絕對的而時間的可逆性是相對的。由此，時間有了方向。人們最終在一定層面達成了共識：時間之矢是指時間的流逝，是指時間的單向性或不可逆性，亦即時間對稱的破缺，或世界演化的不可逆性。到目前為止人們已經在熱力學、統計物理學、生物學、電磁學、量子力學、宇宙學、心理學等領域證實了時間之矢的存在。

熱力學的時間之矢即熵增加的時間方向，它來自熱力學第二定律，指向無序；生物學中的時間之矢是生物進化的時間方向，是一個從簡單到複雜從低級到高級的不可逆過程，它指向有序；電磁學以時間之矢是振動電磁產生的電磁波的傳導方向；量子力學時間之矢是原子的自發輻射的時間方向；宇宙學時間之矢指向宇宙膨脹的方向；心理學時間之矢在我們人類的經驗中是最顯著的，我們覺察到的並記住的總是過去而不是將來。當然它們之間亦存在着千絲萬縷的聯繫，史蒂芬?霍金在《時間簡史》中曾做過詳盡的闡述。總之，許多學者都認為自然界所有過程的不可逆性都來自宇宙的原始爆炸和隨後發生的宇宙膨脹。他們認為，宇宙中最根本的方程是可逆的引力場方程，加上大爆炸的初始條件就選擇了宇宙膨脹這個解，從而產生了宇宙學之矢。以後在宇宙膨脹的不同階段，相繼產生了電磁學之矢、熱力學之矢、生物學之矢等，而心理學時間之矢是在我們頭腦中由熱力學時間之矢所決定的。

二、時間之矢與自然演化

在傳統物理學與經典力學中沒有進化與歷史，時間僅僅是一個描述運動的幾何參量，世界演化的方向僅由經驗決定而不是由理論來描述的。正如柏格森在《創造進化論》中指出，經典力學中“變化不是別的，而是對演化的一種否認”。對此普利高津認為，儘管相對論與量子力學自身相當革命，卻仍因襲了牛頓物理學的思想：一個靜止的宇宙，即一個存在着的、沒有演化的宇宙。然而把時間之矢同自然演化聯繫在一起時就突現了時間的質的規定性，使時間同方向真正地、內在地統一起來，進而使自然演化的程度可以用時間來度量。當然在演化的基礎上對時間之矢加以科學的系統的闡述則是在非平衡系統自組織理論提出“內部時間”之後。

自然演化有兩個特定的方向：進化與退化，進化與退化從哲學上講同有序與無序、可逆與不可逆、對稱與破缺等範疇有十分密切的聯繫。自然界的變化表現為過程，其有可逆與不可逆之分。可逆與不可逆是自然科學在研究變化過程中遇到的一種普遍現象。科學家用“熵”的.增減來説明演化過程的方向。英國物理學家愛丁頓就把熵看作“時間之矢”，並堅信時間之矢的方向就是物質系統的演化過程的方向。熵增就意味着系統從有序向無序演化。

“熵”的提出是19世紀的重大成就之一，它出自於熱力學，並經過玻爾茲曼的統計解釋被移植到其它多門學科。愛因斯坦在與里茲的爭論中曾説過：熱力學箭頭是由熵增原理定義的，時間箭頭是完全同熱力學關係聯繫在一起的。自然界裏絕大多數是開放的系統，與外界有能量和物質的交換，即外界與系統之間有熵流，因此也就有熵流與負熵流之分。事實也説明生命過程與負熵聯繫着，負熵是導致生物進化的一個必要條件。薛定諤在《生命是什麼》一書中提到，生命似乎是物質的有秩序和有規律的行為，它不是完全以其從有序轉向無序的傾向為基礎的，而是部分地基於那種被保持着的現存秩序，即生命有機體是依賴負熵為生的，負熵是開放系統從無序向有序的進化過程的“時間之矢”。

雖然熵並非能夠完美的對時間進行標度——在與平衡態相距很遠的非平衡態中，熵的概念不再存在，——但它已足夠説明時間的方向性。 在熱力學第二定律提出後，達爾文提出了生物進化論學説，將演化的觀點帶入科學界，但人們很快發現經典熱力學與達爾文生物學發現的單向過程並不一致。經典熱力學中“時間之矢”朝下，趨向於無序狀態和隨機性；而在生物進化論中“時間之矢”朝上，趨向於在一定結構和功能方面的組織性更高層次。對此不同的科學家們有不同的價值取向，並據此提出了不同的理論與觀點，為自然演化的進程做出了巨大的理論貢獻。1969年普利高津發現，在不違反熱力學第二定律的前提下，自然系統可以經過自組織過程從無序演化為有序。從而使人們明白進化與退化的兩種時間之矢的衝突僅僅是一種表面現象，進化的系統是一開放系統，宇宙過程並不將時間之矢指向宇宙熱寂狀態。但不可否認的是在生物的進化中也有退化——局部的退化。

三、時間之矢的現實意義

首先，正確理解“時間之矢”有利於人們樹立正確的世界觀和方法論，防止偽科學的產生。“時間之矢”實質就是對經典物理學中對稱性的突破，對決定論的否定，它促進人們的思維發生了一場徹底的革命。非決定論代替了決定論使其描述的自然圖景更負有科學性與時代性。這是科學發展的必然結果，是我們在認識世界的過程中追求新的平衡新的對稱性的必然結果，是人類認識史上的一次巨大飛躍。但我們並不否認對其的誤用亦使世界文化充斥着濃厚的相對主義與多元主義色彩，為偽科學的產生提供了基礎。

其次，把時間之矢納入科學描述之中，有利於對科技的正負效用產生正確的認識，防止對待科學技術的極端化傾向，有利於更加合理的使用科技造福人類，做到防患於未然。長期以來，由於受確定性的影響人們堅信科學規律是永恆不變的絕對真理，人們對科技關注的焦點也在於科技為人們所帶來的福利，而對於科技所附有的負面作用要麼視而不見，要麼認為科學能解決一切。然而事實證明了如果將時間之矢排除在科學的描述之外，表面上我們是獲得了確定的知識，但實際上他並不符合自然法則。當然不確定性並不意味我們完全無知，科學規律顯示了它的相對真理性與內在的不確定性，是確定性與不確定性的辨證統一。所以對待科技我們既不能盲目的樂觀也不能盲目的悲觀。時間之矢觀念的加強可以使我們正確認識科學規律的不確定性是實質，從而防止對科技作用的無限誇大，認為科技能包攬和解決一切。當然時間之矢意識的加強也有助於防止因科學規律本身的隨機性而陷入徹底的相對主義，進而盲目悲觀。

再者，時間之矢的確立能促進自然科學反省由近代科學所造成的人與自然相分離的關係格局。時間之矢的遺忘使人們把整個未來與整個過去都包含在現在之中，人的主體性地位被空前提高，人與自然嚴重分離，從而帶來了哲學上主體與客體的分離，也導致了科技文化與人文文化的不相容，所有這些都是與我們當今所倡導的和諧、可持續發展的道路相違背的，所以科技與人文的融通已迫在眉睫。

總之，人類的發展與自然的演化是不可能脱離時間之矢而獨自進行的，任何否定時間之矢的行為其實質都是企圖將世界演化的歷史性、生命的根源等排除於科學之外；都是要否定不確定性與隨機性的存在，而一味的追求單純，追求單一性。事實上“大自然喜愛單純，不愛過多因素的繁華。”這僅僅是科學家們的一相情願。而要真正走出科學確定性的迷霧，正確認識時間的真諦與世界的演化，並在認識自然與改造自然的科技活動中能自覺保持人與自然的動態平衡與和諧，牢牢樹立時間之矢的觀念是必不可少的。

參考文獻：

[1] 陳其榮.自然哲學.復旦大學出版社,2005(2).

[2] 普利高津.確定性的終結.上海科技教育出版社,1998.

[3] 吳國盛.時間的觀念.中國社會科學出版社,1996(12).