《物理学原理（第二卷）哲学、数学、物理学》

第三章 物理学与逻辑学

3.2.1 时间逻辑前提的物理实在基础

把时间定义为均匀流逝的时间间隔想取多么小就可以取多么小的那种理念应该说是对的，是人人都可以感受到的公理。但是在物理实在的联系上，时间的概念比空间的概念要虚得多，空间想象成一条线是一般人容易感受到的，谁又能够感受到像一条线那样的时间呢？

在把握物理实在与由物理实在返回到人类思维的理念的关系上，有一个必须把握的辩证的性质——它不是对任何物理实在的直接的映像，而是对所有物理实在的“抽象”。而这种抽象的过程，就是首先要否定任何与具体的物理实在的关系，因为与任何具体物理实在的联系都会造成一种僵化的概念，然后才能够界定出能够用来反映所有这一类物理实在的普遍性质的“逻辑基元”——这个逻辑基元不是用来直接描述某一个具体的 (特殊的) 物理实在，而是成为一个数学体系中的“形式量”，只有用这个形式量 (自变量) 为基础的数学体系，才能够像柏拉图所说的那样，在他的身后有一个物理世界的漂亮的身影。 也就是说思维理念与物理实在的联系，不是在逻辑前提这个层面上完成的，而是在通过逻辑前提建立数学体系，只有数学体系的演算结果才有可能与物质世界建立合理的联系。

正是因为人们容易把感受到物理实在与从这一类物理实在中抽象出来的逻辑基元相混淆。所以，那些与物理实在有明确联系的理念，对它们作的逻辑界定，反而不容易说明白。就像对空间的逻辑界定那样，那些点、线和面的理念实在不是一般开始学习几何学的人所能够搞得清楚的。因为在他们的头脑中已经有了那么多的关于点、线和面的具体形象，要把他们想象成没有大小、没有粗细的那种理念常常会有困难。要把握那些既要与物理实在相联系，又要与每一个具体的物理实在相分离，能够表示所有物理实在的普遍性质的理念，实在是一件非常困难的事。实际上人们只能在一定的历史条件下，在与那个历史条件相联系的有限论域中去把握逻辑前提与物理实在的合理关系，而不可能得到一种永恒不变逻辑前提的僵化的观念。所以我们认为像戴德金那样用无理数和有理数那样的“点”把一条线段填满的努力和爱因斯坦用一把“钢尺”和一个“时钟”来丈量运动过程中的两个物体间的时空关系，都是一定历史条件下对发展人类思维所做的努力。这种努力结果的对与错，实际上只有在下一个历史时期，当人类生产和技术发展把大量的感性材料展现在人们面前的时候，人们有条件把那些更加丰富的外部世界获得的理念“返回”到原有的思维理念体系中，才有可能对那些“纯粹理性”作否定性的检验。而在这之前这些不管是对或是错的讨论还是不会有结果的，也就是说，只有当人们真正在扩大了的有限论域内获得了新的数理逻辑体系的时候，人们才能够理解和接受新的数理逻辑体系下的那种时间和空间的理念。

时间概念给我们的第一印象，正像牛顿所说的，像一条可以均匀连续分割的线一样，“子在川上曰，逝者斯似乎”，时间就像滔滔大江的流水那样，不停的也应该均匀的流逝着。但是这些毕竟不是一种严格的逻辑理念，因为它与物理实在没有明确的联系。这里最大的困难就是，我们实际上无法从“滔滔东逝水”的形象中来获得对于时间的分割和均匀分割的概念。是欧几里德的几何学教会了人们对直线或弧的分割，虽然不是可以任意等分的分割，但是可以不断地找出中点，进行不断的均匀分割。对于时间我们只能在理念上借用空间中的点和线以及均匀分割的方法。而没有对时间本身的分割方法。

能不能对时间进行分割重要的不是能不能把时间画成像空间那样的点和线，在这一点上人类的理念可以帮助我们来完成。重要的是对于时间的确实的标定，就是说我们一定要得到相对于空间那样的确定的时间大小的界定，能够获得时间的精确测量，时间就具有了和数字一样的进行无限均匀分割的性质。这种测量既要有可靠性又要有精确性，实际上是一项永远没有止境的工作，但是我们已经获得了这样的结果：即从理念上我们已经获得了关于时间的这样的性质，虽然不是物理实在上我们能够得到要多么小就可以有多么小的时间间隔。尽管从江河的流水或从哲学家说时间表示物质存在的顺序性， 我们都无法得到时间的那种理念。时间的理念只能从物质世界的周期性的运动过程中来获得。 人类看到了一种物质运动具有周而复始的性质，就可以得到一个“点”的系列。把每两点之间的时间间隔给以一定的关于时间的称谓。人类的第一个关于时间间隔的概念大概是从昼夜交替中获得的，一次昼夜交替就称为一“天”。但是光有一个这样的周期性运动的观测是得不到关于时间的理念的。因为我们无法知道这样的时间间隔是否是均匀的，更无法对它在进行分割。这是所有的远古的人都有的理念，这样的理念离开均匀的连续的牛顿时间还有很大的距离。人们为了填补从“一天”这个时间概念到牛顿的连续均匀的时间概念之间的思维逻辑上的空隙，化的是整个人类历史的时间，而且直到现在还并没有真正把它搞清楚。时间概念的困难在于它有一定的虚幻性，我们的古人把时间称为光阴，而且总是用带有一定虚幻性的形象来表述时间。对于时间理念的最大的突破就是中华古贤所进行的关于“光阴”的测量。从那个人类第一个大概也是进行得最长时间的“物理实验”中，确定了关于“年”和“天”之间的时间关系，一年总是在 365-366天之间。这样人类有了第一个自然哲学的公理，虽然它的误差是比较大的，但是它可靠，可靠到对于至今为止的人类来说，可以称为永恒了，因为它比我们的历史要长的多。对于人类来说至今还没有比这更可靠的知识。也没有一个可以替代它的理念。

但是有了一天和一年的知识，还不足以获得关于时间的理念，我们可以认为年的时间是永远不会改变的，可以认为天和年之间的关系虽然不够精确，我们可以不断提高它的精度，并且还也可以认为它的关系是不会改变的。但是还需要对于一天的时间进行均匀的分割，这就有了以后的各种可以用太阳光的“阴”来校准的计时器。通过计时器精度的提高，人们建立了小时、分和秒的时间概念。把一天的时间分割成 24小时，每小时分为60 分，每分分为60秒。到谷·赫布里测量行星轨道时，时间的精度已经达到秒了。所以到牛顿的时代，从理念上来建立时间的均匀无限分割的理念已经很容易被人们所接受了。当然所有的理念都是有限论域下获得的。

牛顿的时间理念是与牛顿的数理逻辑体系相适应的。牛顿所理解的周期性的运动是在牛顿物理体系下的周期性运动，像地球绕太阳的运动那样，也是周而复始的，但是时间与空间依然是分离的。在这样的物理模型下，除了来自宇宙的那些周期性运动外，人间的周期性运动实际上精度都受很大的限制。因为人们还没有很好地理解“波”的现象，把波与实物运动紧紧的联系在一起。从“波动”这个词来看，就反映了人类对波的认识的历史过程。实际上振动与波是两种虽有一定的联系但又有本质差别的物质运动方式。在那个时代所描述的波现象，像水的表面波，滚滚的麦浪，到干涉条纹等等实际上都不是波本质的表现。而要了解波的本质实际上就必须了解时间和空间的联系性，到现在为止我们还没有真正了解波的本质。其主要原因也就是我们还没有理解时间和空间的联系。但是反过来在没有对于电磁波积累足够的感性知识之前，要想理解和把握时间和空间的相互联系的性质也是不可能的。这也就是我们对于爱因斯坦相对论的看法：一方面是他首先提出了时间和空间的相互联系性，这对人类思维的发展是有巨大的意义的，但是当然在那个时代，是提不出时间和空间的合理关系的。只有经过一段否定和再否定的历史过程才能够达到新的统一。

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