Page 42 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

期性过程来定义秒，比如沙漏、天体运动、量子跃迁等，伽利略最初就是用自己的脉搏周期
来计时的。但不管如何来定义时间单位（秒），都丝毫不会影响物体运动及运动速度的独立
性和实在性，物体运动的快慢不会因为时间定义的不同而有丝毫改变。
于是，就产生了一个根本的悖论：两个互不相关的概念在理论描述中却密切相关。牛顿
的绝对时间与物质运动互不相关，但在经典物理学关于物质运动的理论描述中，时间无处不
在。爱因斯坦的相对论时间虽然与物质运动有关联，但这种关联的本质是什么，仍然众说纷
纭，莫衷一是。爱因斯坦本人曾经想从心理学角度找到解决问题的出路，他曾询问著名心理
学家皮亚杰：从心理学角度来说，到底“速度”与“时间”二者谁更优先？可见他已经不能
从物理学角度来回答这个问题。不仅如此，以往的时空概念，无论是牛顿的还是爱因斯坦的，
都与量子力学存在尖锐矛盾。美国理论物理学家惠勒就说过，“若在严格的意义上应用量子
论，则时空概念不能用，……时空是个被禁用的概念，因为它意味着一种完全有别于量子论
的决定论”，因此他认为，物理学需要“重新建立在一个新的基础之上，……在这个新的物
理体系中，时间将是被导出的”。惠勒大胆的猜想，现在从物理学之外给入的时间将来也可
以从物理学中推导出来，由绝对的量变成近似的量，由基本的量变成导出的量。
牛顿把位移和时间归为基本的量，而把速度归为派生的量，这从操作层面上看似乎是合
理的，因为我们总是通过测量运动物体的位移及其对应的时间来确定速度，离开了时间，速
度根本无法测量。但是，从本体论的角度来看就不见得合理了。前面的分析表明，就运动客
体本身而言，只有位移和速度是其固有的量，时间 t 是从外部引入的量，它与运动物体无关，
与物体运动的速度无关。
运动物体的速度是客观真实存在的，而时间 t 是人为定义的，譬如时间计量标准——
“秒”就是人为设定的。人类一般采用昼夜更替周期即地球自转周期来定义时间，国际通用
标准是将一昼夜分为 24 小时，1 小时为 60 分，1 分为 60 秒，1 秒定义为 1 个平均太阳日的
1/86400（精确的定义是 1 秒等于与铯 133 原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的辐射
周期的 9192631770 倍）。中国古代把一昼夜分为十二个时辰，一个时辰分为八刻，一刻分为
十二字，一个字分为十二秒（字和秒有多种分法，这里采用十二进制划分法），所以，按照
中国古代计时法，1 秒等于 1 个平均太阳日的 1/13824。如果采用国际通用的时间计量标准
来测量光速，可测得光速 c = 299792458 米/秒；如果采用中国古代的时间计量标准来测量光
速，将测得光速 c = 1873702862 米/秒。假设火星上有“人类”，碰巧“火星人”的计时方法
和地球人相同，也把 1 秒定义为火星的 1 个平均太阳日的 1/86400，因为火星和地球一样有
自转并绕太阳公转，但火星自转一周的时间约为地球时间 24 小时 39 分 35.24409 秒，意味
着火星的平均太阳日比地球的平均太阳日长 39 分 35.24409 秒（约长 2.75%），或者说火星
上的 1 秒比地球上的 1 秒长 2.75%。又假设火星人使用的长度标准（米）与地球人相同，那
么火星人测量的光速 c = 308036750 米/秒。以上分别以“国际秒”、“中国秒”和“火星秒”
为时间标准来测量光速，得到三个完全不同的数值，但它们表示的是同一个速度 c。时间标
准及测量数值的变化与客观真实的光速无关，c 是恒定不变的。时间（秒）定义的任意性使
我们有理由怀疑这种人为引进的时间的客观真实性和普适性，因此，把时间这个人造的量归
为基本的物理量是值得商榷的。
也许是为了保持时间的客观性和普适性，牛顿设计了“绝对时间”概念，他认为人为
设定的时间（秒）只是相对时间，而不是真正的时间，真正的时间是绝对时间即宇宙统一的
时间，它与任何其它外界事物无关，不能直接计量，只能通过相对时间来量度。如果用来计
时的“钟”绝对准确，那么相对时间就等于绝对时间。然而，一个不可观察、不可直接计量
的“绝对时间”终究只是一个假设，并不能证明时间的客观实在性。牛顿还赋予了绝对时间
一些独特的性质，如绝对均匀性、流逝性、延续性等等，这些特征与人们对时间的经验感觉
是相吻合的，加上牛顿力学的巨大成功，所以在很长一个时期人们普遍接受牛顿的绝对时间

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