时间之矢哲学

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摘要:时间之矢是指时间的单向性或不可逆性，亦即时间对称的破缺，或世界演化的不可逆性；时间之矢同自然演化联系在一起使时间同方向真正地统一起来；“时间之矢”有利于人们树立正确的世界观和方法论，有利于对科技的正负效用产生正确的认识，能促进自然科学反省由近代科学所造成的人与自然相分离的关系格局。

关键词：时间之矢；演化；熵

从古至今，关于时间方向问题的探讨一直困扰着哲学家和物理学家。在传统物理学中，时间没有方向，它仅仅是作为运动的一个外部参量存在的，用可逆的物理方程描述客观世界，忽略了不可逆性的真实过程的理论近似，这就在本质上否定了自然界的演化与历史性，因此受到了恩格斯与波普尔等人的深刻批判。20世纪80年代普利高津提出了“时间之矢”的概念，并科学论证了时间是有方向的，“熵”概念的引入使时间之矢开始从外部走向内部，把自然界的各种规律统一了起来，使自然界的演化获得较好的解释，为科学的发展提供了方法论支持，因此，“时间之矢”概念的探讨具有了非常深刻的理论与现实意义。

一、时间之矢的概念及内涵

唯物辩证法认为一切事物都是发展变化的。同样，人们对时间问题的认识也是在不断发展变化的。在科学史上，牛顿是第一个给时间以科学定义的人。但在他的物理学中时间是均匀恒定的流逝的，它仅仅是描述物质运动的一个外部参量，与物质运动的性质没有任何内在的必然的联系；坚信时间具有同时性，是对称的可逆的，过去、现在和未来是完全相同的，这在本质上就否定了自然界的演化或历史性——时间失去了方向。20世纪初，相对论的诞生超越了牛顿的绝对时空观，引入了时间、空间等概念，强调了事物的整体性、时空与物质的不可分性，指出时间和空间随物体运动的速度变化而变化。但此时由于牛顿“绝对时空观”长期对人们思想的禁锢，使人们难以走出“时间反演对称性”的桎梏，正如爱因斯坦所说“过去、现在与未来之间的分别只不过有一种幻觉的意义而已”（1）。显然，爱因斯坦的相对论时间虽然在时间观念上引起了一次伟大的革命，但它对人们理解时间的方向、演化的不可逆性却毫无帮助——时间仍然没有方向。20世纪70年代英国宇宙学家霍金提出了“虚时间”的概念，拓宽了时间的含义，但此时时间仍是可逆的没有方向，80年代普利高津提出了“时间之矢”的概念，并科学论证了时间是有方向的；自然界中发生的所有过程都是不可逆的，并且指出时间的不可逆性是无条件的绝对的而时间的可逆性是相对的。由此，时间有了方向。人们最终在一定层面达成了共识：时间之矢是指时间的流逝，是指时间的单向性或不可逆性，亦即时间对称的破缺，或世界演化的不可逆性。到目前为止人们已经在热力学、统计物理学、生物学、电磁学、量子力学、宇宙学、心理学等领域证实了时间之矢的存在。

热力学的时间之矢即熵增加的时间方向，它来自热力学第二定律，指向无序；生物学中的时间之矢是生物进化的时间方向，是一个从简单到复杂从低级到高级的不可逆过程，它指向有序；电磁学以时间之矢是振动电磁产生的电磁波的传导方向；量子力学时间之矢是原子的自发辐射的时间方向；宇宙学时间之矢指向宇宙膨胀的方向；心理学时间之矢在我们人类的经验中是最显著的，我们觉察到的并记住的总是过去而不是将来。当然它们之间亦存在着千丝万缕的联系，史蒂芬?霍金在《时间简史》中曾做过详尽的阐述。总之，许多学者都认为自然界所有过程的不可逆性都来自宇宙的原始爆炸和随后发生的宇宙膨胀。他们认为，宇宙中最根本的方程是可逆的引力场方程，加上大爆炸的初始条件就选择了宇宙膨胀这个解，从而产生了宇宙学之矢。以后在宇宙膨胀的不同阶段，相继产生了电磁学之矢、热力学之矢、生物学之矢等，而心理学时间之矢是在我们头脑中由热力学时间之矢所决定的。

二、时间之矢与自然演化

在传统物理学与经典力学中没有进化与历史，时间仅仅是一个描述运动的几何参量，世界演化的方向仅由经验决定而不是由理论来描述的。正如柏格森在《创造进化论》中指出，经典力学中“变化不是别的，而是对演化的一种否认”。对此普利高津认为，尽管相对论与量子力学自身相当革命，却仍因袭了牛顿物理学的思想：一个静止的宇宙，即一个存在着的、没有演化的宇宙。然而把时间之矢同自然演化联系在一起时就突现了时间的质的规定性，使时间同方向真正地、内在地统一起来，进而使自然演化的程度可以用时间来度量。当然在演化的基础上对时间之矢加以科学的系统的阐述则是在非平衡系统自组织理论提出“内部时间”之后。

自然演化有两个特定的方向：进化与退化，进化与退化从哲学上讲同有序与无序、可逆与不可逆、对称与破缺等范畴有十分密切的联系。自然界的变化表现为过程，其有可逆与不可逆之分。可逆与不可逆是自然科学在研究变化过程中遇到的一种普遍现象。科学家用“熵”的增减来说明演化过程的方向。英国物理学家爱丁顿就把熵看作“时间之矢”，并坚信时间之矢的方向就是物质系统的演化过程的方向。熵增就意味着系统从有序向无序演化。

“熵”的提出是19世纪的重大成就之一，它出自于热力学，并经过玻尔兹曼的统计解释被移植到其它多门学科。爱因斯坦在与里兹的争论中曾说过：热力学箭头是由熵增原理定义的，时间箭头是完全同热力学关系联系在一起的。自然界里绝大多数是开放的系统，与外界有能量和物质的交换，即外界与系统之间有熵流，因此也就有熵流与负熵流之分。事实也说明生命过程与负熵联系着，负熵是导致生物进化的一个必要条件。薛定谔在《生命是什么》一书中提到，生命似乎是物质的有秩序和有规律的行为，它不是完全以其从有序转向无序的倾向为基础的，而是部分地基于那种被保持着的现存秩序，即生命有机体是依赖负熵为生的，负熵是开放系统从无序向有序的进化过程的“时间之矢”。虽然熵并非能够完美的对时间进行标度——在与平衡态相距很远的非平衡态中，熵的概念不再存在，——但它已足够说明时间的方向性在热力学第二定律提出后，达尔文提出了生物进化论学说，将演化的观点带入科学界，但人们很快发现经典热力学与达尔文生物学发现的单向过程并不一致。经典热力学中“时间之矢”朝下，趋向于无序状态和随机性；而在生物进化论中“时间之矢”朝上，趋向于在一定结构和功能方面的组织性更高层次。对此不同的科学家们有不同的价值取向，并据此提出了不同的理论与观点，为自然演化的进程做出了巨大的理论贡献。1969年普利高津发现，在不违反热力学第二定律的前提下，自然系统可以经过自组织过程从无序演化为有序。从而使人们明白进化与退化的两种时间之矢的冲突仅仅是一种表面现象，进化的系统是一开放系统，宇宙过程并不将时间之矢指向宇宙热寂状态。但不可否认的是在生物的进化中也有退化——局部的退化。

三、时间之矢的现实意义

首先，正确理解“时间之矢”有利于人们树立正确的世界观和方法论，防止伪科学的产生。“时间之矢”实质就是对经典物理学中对称性的突破，对决定论的否定，它促进人们的思维发生了一场彻底的革命。非决定论代替了决定论使其描述的自然图景更负有科学性与时代性。这是科学发展的必然结果，是我们在认识世界的过程中追求新的平衡新的对称性的必然结果，是人类认识史上的一次巨大飞跃。但我们并不否认对其的误用亦使世界文化充斥着浓厚的相对主义与多元主义色彩，为伪科学的产生提供了基础。

其次，把时间之矢纳入科学描述之中，有利于对科技的正负效用产生正确的认识，防止对待科学技术的极端化倾向，有利于更加合理的使用科技造福人类，做到防患于未然。长期以来，由于受确定性的影响人们坚信科学规律是永恒不变的绝对真理，人们对科技关注的焦点也在于科技为人们所带来的福利，而对于科技所附有的负面作用要么视而不见，要么认为科学能解决一切。然而事实证明了如果将时间之矢排除在科学的描述之外，表面上我们是获得了确定的知识，但实际上他并不符合自然法则。当然不确定性并不意味我们完全无知，科学规律显示了它的相对真理性与内在的不确定性，是确定性与不确定性的辨证统一。所以对待科技我们既不能盲目的乐观也不能盲目的悲观。时间之矢观念的加强可以使我们正确认识科学规律的不确定性是实质，从而防止对科技作用的无限夸大，认为科技能包揽和解决一切。当然时间之矢意识的加强也有助于防止因科学规律本身的随机性而陷入彻底的相对主义，进而盲目悲观。

再者，时间之矢的确立能促进自然科学反省由近代科学所造成的人与自然相分离的关系格局。时间之矢的遗忘使人们把整个未来与整个过去都包含在现在之中，人的主体性地位被空前提高，人与自然严重分离，从而带来了哲学上主体与客体的分离，也导致了科技文化与人文文化的不相容，所有这些都是与我们当今所倡导的和谐、可持续发展的道路相违背的，所以科技与人文的融通已迫在眉睫。

总之，人类的发展与自然的演化是不可能脱离时间之矢而独自进行的，任何否定时间之矢的行为其实质都是企图将世界演化的历史性、生命的根源等排除于科学之外；都是要否定不确定性与随机性的存在，而一味的追求单纯，追求单一性。事实上“大自然喜爱单纯，不爱过多因素的繁华。”（2）这仅仅是科学家们的一相情愿。而要真正走出科学确定性的迷雾，正确认识时间的真谛与世界的演化，并在认识自然与改造自然的科技活动中能自觉保持人与自然的动态平衡与和谐，牢牢树立时间之矢的观念是必不可少的。

注释：

[1]许良英等译：《爱因斯坦文集》第三卷，商务印书馆，1979年版，第507页

[2]彼得、

参考文献：

[1]陈其荣.自然哲学.复旦大学出版社,2005(2).

[2]普利高津.确定性的终结.上海科技教育出版社,1998.

[3]吴国盛.时间的观念.中国社会科学出版社,1996(12).