时间之矢的哲学思考

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。