何谓时间?这个问题看似简单,毕竟幼童便已经有「明天要过生日」、或是「等一会儿买玩具」的概念。但是若真要对「时间」下定义,却似乎没有人说得清楚。
时间的本质十分复杂抽象。首先,时间是绝对的吗?若说时间的概念来自事件的顺序,以及事件的长短,那么在空无一物的世界里,时间显然是没有意义的。即使世界里有物体存在,但若是只有一个,而没有其它物体与之作用,没有因果关系,自然没有顺序,也就没有时间。把这个道理继续推论下去,若是世界里存在许多物体,但却彼此相隔遥远,以致无法沟通,没有交互作用,这样的情况下,时间有意义吗?
未来等着现在走去?
其次,时间是单向,还是循环的?时间一直向前似乎是毫无争论的。人们的终极恐惧,莫过于时间永不歇息,生命毫无选择地走向死亡。然而昼往夜来、四季循环,草木随之荣枯,包括佛教在内的一些哲学思想,便提出生生不息、轮回转世的说法,认为时光如洪流般,径自奔腾,而万物在其中载浮载沉,转世脱胎,因此时间除了一路向前外,似乎又有周而复始的一面。所谓「未来」,是时间走到当处,瞬间创造出来的?还是「未来」其实一直都
存在,等着我们从「现在」走去?
古人对于时间的体会,以及如何精确测量时间的渴望,提供了天文学启蒙的原动力。我们日常使用的基本计时单位,皆源自天体的规律运动。最古老的计时工具是日晷,早在中国夏朝,以及巴比伦时代就已经利用圭表测量日影长短来计时。有了基本的时间单位后,人们便可以不再仰赖阳光,而利用沙漏、水滴等工具来计时。据传早在黄帝时代,便已有漏刻的定时器具。唐朝杜甫诗:「五夜漏声吹晓箭,九重春色醉仙桃」,以及宋朝王安石诗:「金炉香尽漏声残,剪剪清风阵阵寒」中,所谓「漏声」就是水钟滴漏之声。台中科学博物馆复制苏颂制作的「水运仪象台」,便是制作精巧的水钟。
太阳从东方升起,中午时分达到最高,然后从西方落下,两次通过最高点之间的时间就定义为「日」。而通过观测者地平面南、北方,以及正头顶的一条假想线,则称为「子午线」 (meridian)。太阳于中午时通过子午线,在此之前,称为「上午」(AM; antemeridian),之后则称为「下午」(PM; postmeridian)。对于不同地区的观测者而言,子午线是不同的,为了让每个地区都是太阳在中午的时候通过各自的子午线,因此有了「时区」的设置。人们日出而作,日落而息,生活规律与太阳起落息息相关。很多生物也有类似的生理时钟,随着环境的韵律而有不同的行为。
月相盈亏圆缺的改变,是最明显、最容易引起注意的天象,人们掌握了月相变化的规律,而有了「月」这个时间单位,代表两次月圆之间的时间,也就是月球绕行地球一圈所需的时间。
「年」是地球绕行太阳一圈的时间。从地球看去,太阳在天上相对于恒星的位置每年移动360度,差不多每天一度,这也是五千年前巴比伦人定义圆周为360度的起源,如今使用度的小圈圈符号(o)就代表太阳。太阳一年当中,依次走在十二个星座之前,这就是「黄道12宫」的起源。古人发现了太阳的运动规律,而孕育了历法,也促成天文学的发展。由于地球自转轴的倾斜,一年当中不同时间太阳直接照射到地面的位置也不同,因此而有了季节。古人认为地球是宇宙的中心,因为观察到太阳在天空运行的速度,随季节快慢不一,因而提出复杂的宇宙运行模型。
一年到底有几天?
随着社会结构越发复杂,人类文明的活动越发活络,需要有记录长时间的计时方式,导致历法的制订。历法的基本要求是把一年分成较小的时间单位,因此先决条件是要能准确测量一年的长短。月相与太阳起落的规律性,成为自然的计时单位,精确测量天体运行的天文学,乃成为制订历法的必要知识
「日」的定义来自地球自转一圈的时间,但是何谓一圈呢?太阳连续两次通过子午线的时间间隔称为「太阳日」,而某遥远恒星连续两次通过子午线的时间间隔称为「恒星日」。由于地球绕日公转,太阳日比恒星日长了约4分钟。同时由于地球绕日的轨道为椭圆形,一年当中每个太阳日常短是不一样的,所以天文学家定义了「平均太阳日」。平均太阳日就是平常我们所用的一天24小时整,每小时有60分,每分有60秒。因此手表上的每一秒都一样长,日历上的每一天也都一样长。
历法的复杂在于年、月、日等单位,彼此并非简单的整数关系。最早的历法一年从了354到365天都有。巴比伦人结合月球与太阳的运行,制定了阴阳历,一年分成12个月,每个月30天,因此一年共有360天。埃及人首先使用太阳历,一年365天,但是仍旧有12个月,每月30天,因此多出了5天。埃及人已经知道一年其实应该是365天又6小时,因此每隔4年就必需多加一天,成为闰年,以使历法与天体运行一致。
中国早在黄帝时期,就已经利用日出时翻过一片竹片的方法来记载时间。尚书中便记载了当时的天官羲和(约为公元前24世纪)观察日月星辰,以判定节气,并已了解到一年的长度为366天。殷商时代(公元前16~11世纪)利用六十干支计日,并使用阴阳历,包括复杂的大、小月、闰月等。到了春秋时代,19年置7闰月的历法已然成型。
自希腊的泰勒斯 (Thales,公元前624~547年)与柏拉图 (Plato,公元前427~347年)以降,直到17世纪的牛顿,时间对他们来说是绝对的。哥白尼 (Copernicus,公元1473~1543年)创立了日心地动学说,为现代天文学打下基础,但是仍然认为时间是绝对的。
直到本世纪爱因司坦的相对论才把时间与空间整合为一。试想,要是我们问身旁的友人现在几点,友人看了手表后告诉我们。但是要是友人离我们非常远,发出的声音(问题)要好几秒钟后才抵达友人处,而友人看了表后即使立刻回答,声音也还要几秒后才到我这儿。换句话说,在这一问一答之间,我的「现在」已经和友人的「现在」不同了,「现在」已经没有绝对意义了。在广大的宇宙里也是一样,遥远的天体发出的光线,可能要几亿年的时间才抵达地球,我们看到的其实是此天体几亿年前的样子。当科学家用望远镜观测微弱的天体时,这些四面八方的天体与我们的距离各自不同,我们观看天体,其实是在回望宇宙的历史!
由以上的说明可以看得出,不光是在哲学上
本文刊载于「大地地理杂志」2000年1月号