Page 40 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

热力学系统的熵增降到最小值，但在远离平衡态即线性已遭破坏的情况下，热力学行为与最
小熵产生定律所预言的情况大不相同，甚至截然相反，此时，热力学第二定律表明系统的熵
增加的相当快，然而，也就是在这个时候，更高级的有序结构出现了。因此热力学第二定律
并不只意味着热力学系统的单向退化，它也是进化的原动力，生物进化与热力学第二定律并
不矛盾，因为在远离平衡态的条件下，物理系统会自发产生高度有组织的行为。早期地球就
是一个远离平衡态的系统，它处处发生的偶然涨落被不断放大成越来越高级的自组织行为，
这可能就是地球生命进化的真正奥秘。
综上所述，尽管人类有意识地研究时间概念已有两千多年的历史，但时至今日，无论
是哲学家还是物理学家都未能给时间一个确切的定义。大多数人都与奥古斯丁有同感，奥古
斯丁曾说“要是没有人问我什么是时间，我就知道时间是什么，要是有人提出这个问题让我
解释，我反而不知道了。”主观时间被认为是先验的直观形式，但它是“哑的”，就象在康德
那里，先验直观对时间本身什么也说不出来。客观时间被认为是独立于事物和经验而存在的，
但它是“盲的”，就象在牛顿那里，绝对时间本身不能被看见。技术的进步使我们计量时间
的精确度大幅提高，原子钟的计时精度已达到 3 千万年误差不到 1 秒，时间成为目前测量得
最准确的一个基本量。然而，这并没有使我们更接近时间的本质，与两千多年前的亚里士多
德相比，我们对时间的本性的理解并无多大进步。目前，在科学领域，爱因斯坦的相对论时
间取代了牛顿的绝对时间，但爱因斯坦并没有给相对论时间一个确切的定义。他在晚年还表
达过这样的看法，时间可能可能并不存在，人们感受到的时间可能是大脑产生的一种“幻觉”，
只不过我们根据自己的习惯和思维把时间的概念抽象化了。霍金指出真正的时间是虚时间，
并把虚时间等同于数学定义的虚数，但霍金的虚时间的物理内涵是模糊不清的。普利高津另
辟蹊径，提出了与系统演化相联系的内部时间概念，并赋予内部时间以真实的物理内容，但
是，关于内部时间的定义及其与外部时间的关系都还有待于进一步澄清。总之，时间的本质
究竟是什么，谜底依然没有揭开。
二、时间、速度和位移的关系
力学描写物体的运动至少需要三个参量，即时间、位移和速度，这三个量可以互相定
义：
位移＝速度×时间
速度＝位移÷时间
时间＝位移÷速度
问题在于，这三个量的地位是平等的吗？它们都是基本的物理量吗？抑或是有的属于基本量，
有的属于派生量。在牛顿力学中，这三个量的地位是不同的。牛顿认为时间和位移（长度）
是更基本的量，速度是时间和位移所派生的量。速度υ被定义为：在一定时间间隔内，物
体位移Δr 与时间间隔Δt 之比值（υ=Δr/Δt）。如果物体运动速度不是一个定值，而是随时间变
化的，那么这样定义的速度只代表物体在某一时间间隔的平均速度，不能说明物体的速度随
时间瞬刻变化的情形。物体的瞬时速度可以通过求Δr/Δt 的极限来获得，即
 r dr
  lim  （3.1）
 t0 t  dt
瞬时速度υ等于物体的位置对时间的微商。用类似的方法还可以进一步求得某一时刻速度的
变化率

  d d 2 r
a  lim   （3.2）
 t 0 t  dt dt 2

a 是加速度，为物体的位置对时间的二次微商。dt 是时间的无穷小量，代表一个无限短的时
间间隔，相当于时刻。任意一个时间间隔都是由无限多个时刻组成的，这就意味着牛顿的时

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