时间问题研究的两种路径,物理教学论文

时间问题研究的两种路径,物理教学论文摘要：时间问题历来是人类认识的兴趣点,人们对时间的研究有科学和哲学两种途径。奥利费赖泽在梳理两种时间研究途径的基础上指出我们不应偏向任何一个方面,而应将二者结合起来。并通过对物理时间、心理学时间、概念时间以及时间的持续性与间断性等问题进行辩证性解读,到达对时间的真正把握。本文关键词语：奥利费赖泽;测量时间;心理时间;概念时间;Abstract：Theproblemoftimeisalwaysonecenterofintrestofhumanunderstanding,therearetwopathswhicharescienticandphilosophyforpeopletostudyingtime.Afterreviewingthetwopathsofstudyingtime,OliverL.Reiserpointsoutthatweshouldnotshowpartialitytoeitherside,insteadweshouldcombinethetwopaths.Throughdialecticalunderstandingofthephysictime,mentaltimeandconceptualtime,thequestionsofthecontinuityanddiscontinuityoftime,wewillreallyunderstandthenatureoftime.Keyword：OliverL.Reiser;measuringtime;mentaltime;conceptualtime;一、时间问题的重要性时间,是所有人都能体验但又无法触摸、不可捕捉的一种现象,历来是中外科学家和哲学家津津乐道的话题。对于普通民众来讲,似乎人人都觉得自个有真实的时间概念,但谁都对时间究竟是什么讲不出所以然来。正如奥古斯丁(AureliusAugustinus)所讲的:时间究竟是什么?没有人问我,我倒清楚;有人问我,我却茫然不解了。[1]包括人类在内的一切事物,无不存在于时间与空间之中。恩格斯也指出:一切存在的基本形式是空间和时间,时间以外的存在和空间以外的存在,同样是非常荒唐的事情。[2]时间这种现象是如此常见而又这般神秘,因而历史上的物理学家、天文学家、进化论者、历史学家、文学家、社会学家、心理学家、思维学家等不同领域的学者都进行了各具特色的讨论。不同的时间观意味着不同的世界观,如霍尔(EdwardT.Hall)所讲:时间是所有文化的基础,所有的活动都离不开时间观念,时间观是一个人的世界观的组成部分。[3]时间,对每个人来讲都是与生俱来不可躲避的现象。普通人确实都有自个的时间观念。我们关于外部世界的考虑最普遍的两个概念是原因和结果。这两个概念与时间概念密切相关。奥利费赖泽(OliverL.Reiser)以为:流行的信念是所谓的原因必须先于所谓的结果。科学中也普遍接受的格言是没有原因就没有结果。[4](P238)在探寻求索事物的原因的经过中,人们就构成了自个的时间观。古人对时间的体验源自于自然界某些事物的周期性运动或变化。通过对这种运动的观察和了解,以其一定的周期来标识和衡量时间,如年、月、日。相应的,这些事物及其运行规律也便成为了人们天然的计时器。通过对时间问题研究的学术史的梳理,奥利费赖泽以为时间问题是历史上很多着名科学家和哲学家充满兴趣且潜心研究的对象,而且时间问题与空间问题好像一对孪生子,总是结伴而行。他讲:一个从现代思想家讨论中得出的可能被普遍接受的结论是:我们寓居的宇宙与时间问题密切相关。[4](P236)他以为,宇宙能否具有持续性因此是无限的,换言之,它能否在时间上有一个开端,而在遥远的将来可能会有一个结束。类似的问题困扰着每一个对时间这种现象感到好奇的人。而且时至今日甚至这些固执的、系统的科学家和哲学家也仍然被时间与变化的谜题所困惑。[4](P236)时间与空间密切相关,但是正如皮尔斯伯里(W.B.Pillsbury)所主张的,人类对于时间的知觉晦涩而又抽象,比对于空间的详细而又清楚明晰的知觉要愈加捉摸不定。奥利费赖泽以为,从物理学的角度来分析,时间问题之所以看起来比空间问题要愈加神秘,主要的原因在于时间比空间更简单且拥有更少的分组;而从认知人类学的角度来看,由于人类没有确定的对时间产生知觉的感觉和认识器官,而丘脑、大脑皮层和枕叶等处则有对空间产生知觉的部位,因人类认知空间比认知时间要相对容易。因而,他指出,假如人类有关于时间知觉的生理器官,那么每个感觉器官应该是其本身的时钟。奥利费赖泽指出,时间是如此的捉摸不定,哲学史上有些学者试图通过证明时间的本质特征是运动和变化,而运动或变化则是虚幻的这一逻辑来证明时间是一种虚无。芝诺即是华而不实之一,他通过其运动悖论证明了变化是不存在的,试图讲明时间是虚幻的。这种主张并非后继无人,以为时间和变化是虚幻的观点并未跟随爱利亚派的消失而消失。现代思想家麦克塔格特(J.E.Mctaggart)通过表示清楚每一事件都是过去、如今和将来而论证了时间的非实在性。这种关于变化的观点也出如今喜欢柏拉图的布拉德雷(F.H.Bradley,FrancisHerbert)的哲学中,他把变化视为不完美的一个标志。[4](P236)奥利费赖泽以为,哲学家们证明时间的非实在性并不意味着时间问题不重要,更不能讲明它不存在,相反证明了时间问题真正成为了一个哲学问题。科学家中也有人试图证明时间的非实在性或非确定性。比方爱因斯坦相对论的追随者们一直主张,运动与变化是相对的,不确定的。奥利费赖泽指出,主线时间与变化具有相对性特点的观点与以为时间与变化是两个自相矛盾的概念的观点之间并无本质的区别。那么为什么人们要如此固执地怀疑甚至否认时间的客观实在性呢?奥利费赖泽以为,怀疑因之而起:即便我们的科学思想体系是最好的,它也仅仅仅是我们适应外部自然的习惯形式。这些客观法则也许不会长久地容忍我们由于自个的实用主义需求而涂抹在自然界上的规则。[4](P237)奥利费赖泽指出,实用主义者历来都有其生存和发展的空间,他们以为不管是经历体验还是科学理论,我们头脑中关于自然界的规律都未必是自然界的本来面目,因而,我们应该记住庞加勒(Hehvipoincar)的一个非常着名的观点,即数学和力学的公理不能被以为是真的,而只能被视为是便利的。爱丁顿(ArthurStanleyEddington)也持这种立场,他质疑我们关于自然界的各种规律能否是外部世界所真正固有的。不管人们怎样看待时间问题,奥利费赖泽以为,时间与我们同在,我们生活于时空之中,因而有必要对时间问题进行探究。更何况,关于科学原理的正当性的这种悲观主义情绪很可能被用于支持诸如实用主义者那些人的立场,并最终否认自然形而上学的可能性。实际上,假如我们不能清楚明晰地理解像时间这样的普遍存在的现象,那我们怎样才能理解存在于时间中的各类事物的广泛进化的秩序是怎样可能的呢?二、时间问题研究的两种途径奥利费赖泽以为,除去普通人所理解的时间观念,西方传统文化中对时间的研究总结起来有两种途径:科学的途径和哲学的途径,他们分别讨论的是客观的时间和主观的时间。重视自然科学的科学家或者哲学家往往对自然界的物理时间给予了足够的关注,他们一般从宇宙的角度来考察人类社会的时间存在的可能性。这类思想家最早的代表人物是亚里士多德,他以为时空是一体的,换言之,时间与空间之间是密不可分的,由于在人类的感悟中,时间与详细事物在空间中的运动是联络在一起的。以亚里士多德为代表的科学家所观照的是时间的形式及其与其他现成事物之间在空间上的关系。他们肯定了时间的实在性,但对时间存在的内容存而不管,仅仅仅是将时间作为研究空间中事物的一个参照系;关注人的心灵的哲学家或心理学家则更重视精神生活中的心灵时间或心理时间,从人类本身的角度来考察自然界时间的可能性。从这个途径来讨论时间的代表人物是奥古斯丁,他以为时间是心灵独有的特性,并提出了心理时间的概念。西方现现代很多哲学流派的时间观念皆源于此。(一)时间的科学研究:作为测量的时间亚里士多德(Aristotle)曾明确地指出,时间并不神秘,它是人类对运动的量度。也就是讲,时间是一个物理学的概念,时间其功能与本质其实很简单:它是人们对在空间里运动着的发生位移的一种计量。或者讲,时间是我们对空间中物体运动速度的一种量化。可见,在亚里士多德这里,物理学的时间是一种被空间化了的时间,是一种用来量化空间里物体的运动及速度的时间。亚里士多德对于时间的解释和定义是物理学史上对于时间现象所做的初次具体的系统的阐释。他的阐释和定义对近代以来西方大部分的物理学家对时间的解释产生了重要的影响。近代西方物理学的集大成者、经典力学的奠基者牛顿(IsaacNewton)在继承亚里士多德时间观的基础上提出了绝对时空观。他以为时间并不神秘,由于它仅仅仅是一个计量标准,它与物体在空间里的运动状态、速度与加速度严密相关,了解了物体的运动状态也就能理解时间的本质。这种时间在经典力学中没有固定的方向性,物理学中的时间量度并不会由于我在时间的前面加上正号或负号而改变其根本性质。这就间接地讲明了经典力学中的时间具有可逆性。奥利费赖泽以为,物理学家喜欢探寻求索事件发生的原因,他们努力去消除在原因和结果之间的暂时的间隔。他们通过陈述微分方程中的顺序规律来完成这任务,原因也就变成函数相关的了。[4](P238)时间在物理学中长时间扮演着自变量的角色。奥利费赖泽以为,在其从一组规律跳到另一组规律的意义上来讲,实际上自然是根本上非理性的(这同时意味着一个相应的关于时空和因果关系的间断性的概念)。假如这种观点站得住脚的话,我们怎样才能正确解释归纳科学是可能的?人们之所以相信和依靠这种归纳科学,是由于它往往能够预言自然即将会发生什么现象。基于这个物理时间的概念,牛顿提出了绝对时间概念。他以为绝对时间就是一种真正具有分析性特征的数学的时间,它与人类和空间中其他事物无关,永远自在地匀速地流逝着。绝对时间无法体验也不能量度,但它却是衡量一切物理时间的绝对的唯一的标准。他讲:绝对的、真实的和数学的时间,本身在流逝着,而且由于其本性而在均匀地,与任何其他外界事物无关地流逝着,它又能够名之为延续性。[5]绝对时间与物质运动变化的状态和经过均无关系,是独立于物质及其运动之外的东西。生活中我们无法体验绝对时间,而只能以年、月、日、时、分、秒等时间的量度来代替它。牛顿之后的绝大多数物理学家如伽利略、开普勒、拉普拉斯等也像牛顿一样从物理学的角度来研究时间,持一种空间化的时间观。在牛顿经典力学所构建的一个绝对的机械宇宙中,任何时间经过都能够被倒转。奥利费赖泽以为,经典力学中时间之所以能倒转是由于空间中的大块颗粒的再分布。换言之,时间被空间化了。从这个意义上讲时间元素能够从物理学的等式中消除,原因先于结果的常识性概念也就被毁坏掉了。如今系统的空间坐标通常被视为因变性的,而时间而视为自变性的。[4](P238)例如在微积分中的二阶导数是加速度。但实际上一般来讲情况不会这么简单,甚至物理时间也没有单一的明确的意义。由于物理学中也有很多方程式,在华而不实时间函数是因变量,但在另一意义上时间不能被视为附属的。所以奥利费赖泽以为我们不能控制时间,而仅仅能尽可能地用好时间。正如奥利费赖泽所指出的,在牛顿的经典力学中,空间中的各种物体的运动与时间的方向毫不相干,讲明时间经过能够不断重复,这是一种没有箭头的时间。但是在生物学中,生物是遵循着由小到大,由幼到老、由简单到复杂的方向发展的,这样一种发展方向是不可能倒转过来的。整个生物界的进化经过亦是如此。达尔文(CharlesRobertDarwin)在大量的生物化石证据材料的基础上创立了生物进化论。在生物进化论中有时间之矢,由于在生物界,时间有确定不变的唯一的往前流动的方向,与之相对应的是,生物所经历的亿万年的进化历程是一个无法逆转也不可重复的漫长经过。在热力学领域,克劳修斯和开尔文各自独立提出了着名的热力学第二定律。按此定律,在一个封闭的系统里,分子的热运动不是没有规律的,而是总朝着最终平衡和混沌无序的方向运动发展着,系统中的熵会越来越大。这个趋势是不可能向着相反的方向发展的,这就是分子热运动中的时间之矢。在这里,时间被视为是单向的,在华而不实我们只能向前冲,一切努力都没用,一切人都不能置身时间之外。在原子物理学领域,出现了时间与进化的持续性关系的问题。物理学家们关于电子行为应该是什么的概念被粗鲁的颠覆了。为了弄清楚在原子构造与由于在原子的外围轨道上高速旋转关的电子而不断吸收或释放的辐射能之间的相关性,原子物理学家不得不忽略了时间与空间的间断性特征。普朗克在其关于能量的量子论、波尔关于原子行为的各种可能状态而作出的离散序列假定等理论假设中都公开地具体表现出了这个间断性的特征。正由于如此,奥利费赖泽以为,很多现象表示清楚经典力学的一般规律不适应于研究原子内部构造的物理学。[4](P246)如前所述,通常被接受的一种观点是,自然界中的所有普遍进程均与一种不可逆的单向的时间顺序严密联络在一起,而这个时间顺序又与系统本身进步的可能性(或者熵)密切相关。假如假设自然界在所有时间里完全保持不变,那理解一个人产生一个关于时间是不可逆的顺序的直觉知觉就是顺理成章的事。关于意识经过的不可逆性的起源的基本解释当然暗示着在必然经过中必须有进化的持续性。因而,当我们来到前面所提及的原子现象领域(在那里我们一般人的概念隐含了空间和时间的持续性)时,就出现了故障,我们发现我们处于自个试图去解释那些无法解释的事实的严重窘境中。奥利费赖泽讲:我们面临着一组包含着在我们看来是非理性因素的经历体验事实,由于我们发现我们关于因果联络的惯例原则不再管用了。[4](P246-247)正由于如此,富兰克林(BenjaminFranklin)教授建议,我们应该放弃各种关于时间的理解和概念。奥利费赖泽指出,假如我们在高级科学中不成认间断性,我们能否可以以相一致地否认量子力学的事实?因而,我倾向于指出有那些机械论的假定、以为宇宙是一个无意义的无目的的系统的观点是真正不可想象的。[4](P248)爱因斯坦以同时性的相对性作为突破口,颠覆了牛顿的绝对时间观念。在相对论中自然的简单化理想被抬高到完美的最高位置。在这里物理学教条中,空间坐标与一阶线性方程严密联络。在这里任意一个坐标可视依靠于其他三个坐标而存在。分析起来,这些被同样方式方法处理的等式跟其他三个维度的等式一样的。在这种条件下很难陈述哪一个是自变量的哪一个是因变量的。时间在这里看起来通过给予空间一个减号而变成了空间。这讲明我们想要解释什么是物理学时间,并讲明物理学时间必然是一个自变量并不是一件容易的事情。奥利费赖泽断言,无论怎样,尊重宇宙实际的丰富内容的哲学家肯定不会将四维时空特征的数学抽象与感性世界的创造性产品相等同。一个时间无法计算的宇宙将实际上成为一个迟钝的宇宙,由于我们生活中的各种玩笑源自经历体验中的不可预测的元素。因而,奥利费赖泽的结论是:视时间(持续性)视为空间的四个维度(一个魑魅)与进化论的事实不相符。至此,我们必须与柏格森(HenriBergson)保持一致,当他在其(绵延讲〕中坚持讲我们要区分作为经历体验的时间和作为测量的时间时。[4](P239-240)(二)时间的哲学研究:作为体验的时间很多哲学家从另一个角度来体验时间。他们的工作是让时间不再成为空间中事物运动及其状态的量度,而是让它重新回归到人类的感性生活世界中。他们研究的途径往往是将时间内在化或者心理学化。教父思想的集大成者奥古斯丁指出,上帝在创造万物的同时,也创造出了时间。他以为,时间并不具有客观实在性,它不过是一种人类主观性的延伸罢了。他讲:我以为时间不过是伸展。但是什么东西的伸展呢?我不知道,假如不是思想的伸展,这更奇怪了。[6]奥古斯丁将时间概念浓缩为如今,如今又分为三种,过去的如今,即人类的记忆;如今的如今,即人类感官直接感觉到的当下;将来的如今,即人类对将来的等待。不管是记忆还是当下的知觉或是将来的等待,都是时间在心中的一种自在流逝的状态。奥古斯丁这种有点神秘的时间观,开启了时间内在化研究的先河。在现现代西方很多哲学家看来,时间是主体所体悟到的一种绵延、伸展。康德(ImmanuelKant)以为,时间不是自在之物,也不是空间事物运动变化状态的量度,而是主体的感觉形式,是感性纯直观。奥利费赖泽讲:在康德的语言中,时间的观念不是源于经历体验的,也就是讲,它不是来自于感觉,由于它是所有内在或外在的现象的先天必要条件。[4](P245)他以为,康德的观点仅仅讲明了意识的基本事实是时间的意义。时间是意识直接感受的一种内在现象,是内感官的形式,是空间中一切现象世界的先天性的形式条件。因而,康德以为,时间并不是具有客观实在性的东西,它只具有主观上的实在性。海德格尔(MartinHeidegger)哲学研究的核心是存在,他所谓的存在不是空间中的客观事物,而是一种在时间中的存在。存在与时间有着密不可分的联络,由于此在存在的意义只能在时间中找寻。海德格尔的时间观强调和论证了时间与此在的共在性,进而进一步突破了此前人们时间观的经历体验性。柏格森的时间观在当代西方哲学中具有重要地位。他对时间和空间进行了明确的区分。他以为时间比空间更重要,由于时间是生命的本质。自然科学中所界定的时间以及牛顿所讲的绝对时间都不是真正的时间,真正的时间是绵延,它不是用于度量的抽象时间,而是纯粹的、不参杂任何空间要素的时间。胡塞尔(EdmundGustavAlbrechtHusserl)则以为时间本身不能被主体所直接感悟,人所能直接感悟的只能是在时间中发生和进行的各类事件,即时间对象。反过来,胡塞尔以为,人类的知觉行为本身又存在着时间性,它是一种内在于更深层次的绝对流,它不能成为知觉的对象,由于它本身没有任何详细的感觉内容。除了哲学的思辨,心理学对时间也进行行之有效的讨论。奥利费赖泽以为,时至今日,类似于空间知觉的问题,时间知觉的问题还是古老而又常新的心理学之谜。[4](P240)在他看来,在感觉的真实性毋庸置疑的年代里,通过将感觉的特性即关于持续性、广延性、倾向性的思想同精神元素相结合而建立起时间的概念是简单的事情。但是如今心理学中的构造主义和感觉主义均被抛弃,有一种视整体的时间格局为不可分析的简单元素的格式塔心理的信仰趋势。同哲学所思辨的时间概念一样,心理学也主张,时间不是空间中事物运动的量度,而是人类主体的一种主观体验。奥利费赖泽指出,心理学中的时间观与人们在日常生活中所观照到的事物先后顺序的观念是严密相关的,不能逆转的事物发展序列的存在使得我们通过先和后的概念来对事物进行认识。用简单的话讲,把唱片倒带就把时间的意义从中带了出来。[4](P241)这是普通人看待时间的主要方式。心理学家们正为此争论,他们有的以为生理节律如心跳,呼吸,神经冲动使一个人能够计数时间。但是有另外的情况,如一方面充满的时间(我们对某些的系列客观事件感兴趣)的流逝是短暂的,但它在人的记忆中却是漫长的;另一方面,空虚的时间的流逝是漫长的,但它在记忆中却是短暂的。这种事实表示清楚同样流逝的时间在这里会根据身体的紧张或放松而有所不同,肌肉感觉的意识起到了主宰作用。奥利费赖泽以为:关于持续性的直觉,必须对应于与意识相联络的大脑经过中的关于将来的某种恒定性。[4](P242)用詹姆斯(WilliamJames)心理学里中性的术语讲就是在每一个霎时有大脑互相缠绕的积累,华而不实微弱的那一个是经过的死亡阶段,这个经过在仅仅很短的时间前还是极其活泼踊跃的。这种互相缠绕的数量决定了持续性占有的感觉。什么事情将能占有持续性仅仅取决于缠绕经过是什么。詹姆斯没有表示清楚他将怎样来解释主观时间的不可逆性。但是奥利费赖泽以为,我们能够这样来补充讲明:在初始条件经过自然经过之后不可修复的意义上,体内各种细胞的变化是不可逆的。三、科学研究与哲学研究的结合才能真正理解时间问题从奥利费赖泽所梳理的时间研究史能够看出,不管是科学研究的时间还是哲学讨论的时间,都存在一定的缺憾。所以他讲:我已经试图表示清楚物理学问题不能独立于心理学和哲学的相关问题而得到解决。这等于是表示清楚任何提出心理时间理论的人必须想起物理科学中的时间术语。[4](P248)他以为唯一的解决途径在于彻底抛弃进化论的教条,而同意心理时间具有不同于物理学的测量时间的性质。这个进化论的教条即以为客观的和主观的时间是终极的不可通约的。实际上时间的主观方面与客观方面的边界并不容易确定。也就是讲,时间问题的实际方面和主观方面没有明确的区分界线[7],这个教条最初是由恩斯特卡西尔(ErnstCassirer)提出的,在奥利费赖泽看来,这个教条人为地在物理学和心理学之间产生了裂缝,并留给我们一种不可协调的二元论的自然哲学。奥利费赖泽试图通过对物理时间和心理学时间及概念时间,时间的持续性与间断性等问题进行辩证性解读而到达对时间的真正把握。关于不依人的意志为转移的绝对时间,奥利费赖泽试图将其与物理时间和心理时间联合起来。他以为:有一个绝对命令,我们可能不会以为它在时间中,在华而不实变化的宇宙是持久的。[4](P249)在宇宙中的存在物的当地时间之外有一个事物的出现序列的时间顺序,这是自然的创生进程的节拍。对于持续性与间断性,奥利费赖泽也试图将二者调和起来。他有时使用持续性这个术语来指代宇宙矩阵中的客体的任何类型的统一体。他以为客体的统一体源于这个事实:当从参考框架的观点来看关于观察目的的时间系统时,它保持不变。物理学的时间表示出了事物的物质构造及构造中各要素的互相作用及其变化顺序。由于物质的纯粹本质是离散的,所以物理时间也必然表现出间断性的特征。奥利费赖泽论证讲,在原子外围的电子的运动中,电子本身是间断性的,但是有证据表示清楚电子在其行为中证明了记忆,也能预期(由达尔文所十分强调的)将来趋势,讲明电子的行为亦有持续性。在电子的运动方面实现了间断性与持续性的有机统一。奥利费赖泽以为,自然界的一个普遍事实是元素的离散系列统一成一个新的单一整体。劳埃德摩根(ConwayLloydMorgan)所讲的微观事件的节拍之轮(它构成了原子)又统一成了分子。相应的,在更高层次的层面上,声音序列的离散的短暂镶嵌被统一成一个新的短暂形式,它反过来可能进入一个更高层次的诸如乐句、主题、运动的形式中。精神生活也因而展现出综合的水平。任何系列的基础由于其构造本身是一个行为(持续的)统一形式且这些整体可能被分解为更低持续性的子群。因而,时间概念的单元可能是感觉的持续性即一个神经病理学意义上的神经冲动。关于概念时间,奥利费赖泽以为,作为身体-意识综合体的人类,从其不同的综合水平的意义上来讲,有能力超越更低秩序的物体,并与其他直接关联于宇宙的和物理的空间和时间(例如非欧几何和不可逆的时间之矢)的概念联络起来。但是概念性时间并不必然是虚假的时间,对此,芝诺、布拉德雷、柏格森和詹姆斯等已经争辩过了。奥利费赖泽还对抽象性的时间概念的实在性进行了论证。他指出,从某种意义上讲,霎时作为一个时间量是不被能度量的,它只能是抽象的。在这里意义上,霎时是一种经历体验的非实在的东西。真实的时间是不能够由无法度量的无穷小的无限系列来集合构成的。他以为一个霎时是由趋近于零的极短暂系列会聚而成的理想极限。在数学中甚至一个霎时也是经常是一个序列的单位,在序列中任何一个术语都包含着极小的其他数字。因而,奥利费赖泽得出的结论是:我们所理解的时间主要是理性分析的产物,正如肖特韦尔(JamesT.shortwell)教授所表示清楚的那样。理性分析并未谋杀事实,由于