时间的观念
来表达这些物理原因。”(1〕钟表是所有机械的典型象征,将宇宙比做钟表是机械自然观最生动形象的比喻。
宇宙钟表的观念作为牛顿物理学中蕴涵的宇宙观,并非偶然。透过钟表发展的历史,我们能隐隐约约看见牛顿力学的降临。如果将伽利略所发现的摆的等时性看成一个原初的经验事实,那么,牛顿力学就是从这个事实上抽象出来的一般原理,而从逻辑上说,摆的等时性被作为一个“事实”,必以牛顿力学作为前提,如果不承认牛顿力学,“等时性”就不能成为一个事实。
我们经常说某个表不准,不准是相对于准而言的,那么“表准”又是什么意思呢?它必定也是相对的。我们把太阳一起一落看做一天,可是,当我们说一年四季每个白天的长度并不一样时,这意味着引入了一个新的时间尺度,这个新尺度被认为是更标准的,它是由我们日常生活中更短的物理周期来确定的,比如沙漏倒转的次数。当近代早期的人们说一个钟表是准或不准时,其最终的依据是天文学,它们假定,尽管不同季节白天的长度不一样,但地球自转一周的时间是均匀相等的,因此有关地球自转的天文观测资料可以确定一天的时间长度。英国第一任皇家天文学家弗拉姆斯特德最早意识到,地球的自转可能是不均匀的。今天我们知道,地球自转速度确实因为潮汐的影响等因素而越来越慢,六亿年前,地球上的一天不到21小时。然而,当我们说地球自转速度也不均匀时,我们是假定牛顿运动定律能够给出一个标准的匀速运动过程,而按照牛顿力学的计算,地球自转不受潮汐影响是均匀的,而受潮汐影响则不均匀。每一次被认为更标准的时间尺度的确定,都包含着对一种新的物理过程均匀性的假定。整个技术时代,都把是否符合牛顿运动定律作为物理过程是否均匀的最高标准。然而,对于特定的物理过程而言,检验将是复杂的,因为检验过程中参入的诸多因素并不总被意识到,从前被认为是均匀的过程,后来总能发现是不均匀的。事实上,由于牛顿力学体系是理想化的,现实中根本不存在一个完全符合它的物理过程,因此也根本不存在一个绝对准确的时间尺度。时间的均匀性只是一个理念,是技术时代的一个特征理念。
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(1〕转引自霍尔顿:《物理科学的概念和理论导论》,高等教育出版社1982年版,上册第68页。