彭加勒的约定论思想,也反映在他对时间问题的思考中。他虽不是最早但却最鲜明地将时间测量的约定性突出出来。在物理学思想史上,比较早的意识到时间测量的不确定性的,要数德国19世纪的物理学家卡尔·诺依曼(CarlNeumann)。在他的《论伽利略—牛顿学说的原理》一书中,他提出了相继时间间隔相等性的定义问题。伽利略运动定律说,物体除非受到外力作用,否则便沿直线运动,且速度均一,也就是,在相同的时间间隔中经历相同的距离。然而,什么是“相同的时间间隔”?诺依曼发现,唯一可靠的定义就是,在物体不受外力即做惯性运动的情况下,运动相同的距离所花的时间间隔是相等的。时间的全等定义是由牛顿力学本身给出的。当我们说地球的自转变慢,从而每天时间变长,这是由天文学对距离的观测得来的。(1)但是诺依曼的方案实际上是循环定义,物体是否做惯性运动我们并无可能事先知道。
其实,哲学家们更敏感地意识到时间测量的相对性。洛克已经指出,时间中相继的时间段无法直接比较,但他没有深究这一问题,而是让人们都假定天体的运动是均匀的,从而用做时间计量的工具了事。彭加勒认识到,时间测量问题的关键在于,我们如何确定被认为是均匀的周期运动的前后两个周期是相等的。如果我们设想这两个周期并不相等,这里并没有任何矛盾出现,并不违反矛盾律。
我们一般用做时间尺度的是地球的自转,即取任一恒星两次经过某
第七章/物理时间的哲学反思
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(1〕 C. Neumann, Uber die Principien der Galilei-Newtonschen Lehre,转引自 The Concepts of Space and Time, ed. by M. Capek, p.232.