Saturday, 9 July 2016

胡思亂想的邊界------運動與時空(日誌)

我不學無術,可我還有求知的欲望,我沒有停止過思想。受不學無術的限制,我雖不情願,也不得不給自己的思考確定一個範圍、邊界或說起點。我最感興趣的是包括人類在內眾生的生活,生命中的悲苦。人有各種感受:口中甘苦、腹中飢飽、身上冷暖、皮肉痛癢、疲憊困倦或精神飽滿,我都接受它們為生物學或醫學上,人體自然經歷的感受。要進一步研究為什麼這些感受會使人感到快樂或難過,需要實驗性的科學研究,需要儀器和設備,需要受試驗的志願者,舉例說,需要用儀器測量人在經歷這些感受時的體溫、腦電波等,因此就不在我個人探索思考的範圍之內了。我探索思考的範圍、邊界或說起點,是在承認以上這些為人的基本的生物學感受的基礎上,探討這些感受和這些感受的排列組合,怎樣影響個人的喜怒哀樂,塑造個人的記憶,影響個人的行為,形成個人的思想,而萬千不同的個人的喜怒哀樂、記憶、行為和思想又怎樣塑造他們生活的社會,社會又反過來怎樣和個人互相影響。

想到這些,是因為一年又要過去了。仍與去年末尾一樣,在同一間屋子裡塊然獨處,覺得傷感。假設我去年歲末是在法國巴黎度過,前年是在南美的瑪雅文化遺址度過,再前年是在國際空間站,再前年是在埃及的金字塔,那麼每年的歲末一定覺得充實,幸福。但我的一年只是在同一座城市的同一間屋子裡度過的,所以我體會不到時間的流過。人是依賴在空間中的運動來感受時間的。沒有運動,就無從感知時間。小孩子手持玩具飛機亂跑,口中“嘟嘟”作響,給想像中玩具飛機的飛行配音,屋子和院子裡的家具、樹木等都是小孩子想像中玩具飛機需要穿越的障礙和險惡環境。在這樣瘋跑瘋玩中度過的一天,每一秒都覺得充實。成年人不會手持玩具飛機亂跑,但同樣依賴旅行(空間中的位置移動)才能體會時間。

普通人對於運動、時間、和空間的感知是同時產生的。從視覺上說,是目睹兩個物體相對位置的變化,使個人產生對時間、空間、和運動的感知。從觸覺上說,是個人的肢體在運動中,肌肉緊張和皮膚表面與空氣磨擦產生的微冷的觸覺使個人產生空間、運動、和時間的感知。聲音是一個特例,聲音幫助人感知時間,但是不同時幫助人感受運動和空間,雖然科學證明聲音靠空氣運動來傳遞,但人體並不能直接意識到這是空氣的運動。

沒有運動,沒有方向、速度不同的運動,普通人無法理解時間。例如子彈飛出槍膛,觀察者與手槍處在相對靜止的位置,則可以觀察到子彈飛出,如果觀察者與子彈處在相對靜止的位置,則可以觀察到手槍向相反的方向飛出。兩者都不妨礙觀察者理解時間。但如果手槍在子彈火藥引爆的同時,因為某種原因與子彈向同一方向以同一速度飛出,則子彈根本就不會離開槍膛。假設觀察者與手槍、子彈處在相對靜止的位置,也一起飛出,又沒有其它任何參照物,包括地球引力和空氣都沒有,則觀察者根本就不會知覺手槍、子彈、自己發生了任何運動,也不會感受到時間,因為一切都是靜止的。


假設子彈飛出槍膛後,槍開始以比子彈還快得多的速度向子彈追去,子彈又被槍膛追上,進入槍膛。而觀察者始終處在與手槍處在相對靜止的位置,也沒有參照物、空氣、慣性、地球引力等使觀察者發覺自己在運動還是靜止。那麼這時觀察者看到的就是子彈飛出槍膛,又飛入槍膛,或者說"時間的倒流"。時間有"方向"嗎?時間可以倒流嗎?即使子彈真的飛出槍膛,又飛入槍膛,觀察者恐怕也不會以為時間真的倒流了。因為即使真的沒有參照物、空氣、慣性、地球引力等,至少觀察者還要背著氧氣瓶呼吸,他/她的心髒還要跳動,而這些運動都不會隨著子彈飛出槍膛又飛入槍膛也作反向運動的,所以說,呼吸和心髒的跳動還是可以作為參照物。但是假設真的沒有任何參照物,連呼吸和心髒的跳動也沒有,那麼看到子彈飛出槍膛,又飛入槍膛,恐怕就無法判斷究竟是單向時間中的反向運動,還是時間的倒流了。再作一個更離奇的假設,假設有參照物,而所有的參照物都在同一時刻以同一速度作反向運動,包括觀察者的呼吸、心跳等,那麼恐怕就無法判斷究竟是單向時間中的反向運動,還是時間的倒流了。

普通人所能理解的時間概念,實際上是個觀察者以運動對比運動,以運動衡量運動,以運動標記運動的努力。觀察者在判斷一個事件、一次運動(姑稱之為"事件甲")所花費的"時間"時,其實是以另一個事件、另一次運動(姑稱之為"事件乙")來與之對比,看"事件甲"從開始到結束的過程中,"事件乙"可以反復幾次,或者反之,看"事件甲"從開始到結束反復多少次的過程中,"事件乙"可以發生一次。譬如說,我從屋子的東壁下走到屋子的西壁下費時5秒鐘,這是以鐘表秒針的運動來對比、衡量、標記我走步的運動。又譬如說,汽車從甲地開到乙地歷時三天,這是以日升日落的運動來對比、衡量、標記汽車的運動。或汽車從甲地開到乙地歷時半天,這是以日升日落的運動來對比、衡量、標記汽車的運動。再譬如說,國際定義一公尺(一米)的准確長度為"真空中光在1 ⁄ 299792458秒中所走過的距離"(Resolution Number One, 17th General Conference on Weights and Measures, 1983)。由於一公尺的准確長度本身是由真空中光速定義的,因此光的速度就總是不變的每一秒鐘299792458公尺。但我的問題是,可不可以把“一秒鐘”也定義為"光走299792458公尺所需要的時間"呢?我想不能如此定義。因為如果這樣循環定義,則光速、公尺、秒這三個概念就都毫無意義了,可以代表任何速度、長度和時間間隔(時間長度)了。普通人所能理解的時間長度總是一種運動從開始到結束所需要的過程。沒有運動,就很難理解時間。而這裡既然光速、公尺、秒這三個要素中有兩個是互相定義的(光速和公尺),那麼時間長度單位"秒",就必須單獨另給定義。一秒鐘的定義是"銫133原子在兩種不同的高度精微的水平之間互相轉化,與之相伴發生的放射現像每出現9192631770次所需的時間是一秒鐘。"(我能力不逮,譯文恐有誤,原文是"the duration of 9192631770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom" ------ http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-1/second.html)。因此光速的定義,可以說是"銫133原子的在兩種不同的高度精微的水平之間互相轉化,與之相伴發生的放射現像每出現9192631770次,與此事件不相干的一束光就在真空中前進299792458公尺"。這個定義之所以有意義,是因為它是以運動對比運動,以運動衡量運動,以運動標記運動。普通人所能理解的時間概念,實際上是以運動對比運動,以運動衡量運動,以運動標記運動的一種努力。沒有運動,人很難理解時間,而沒有方向、起止點不同的諸多運動供對比,人也很難理解與時間相關的話題,如速度。

寫以上關於時空概念的一段文字時,我是從以普通個人為觀察者的角度來討論的,或者可以說是從認識論、知識論或心理學的角度來討論的吧。而不是真正討論獨立於我的認知而存在的真正的時間、空間和運動,因為那屬於物理學的範圍,不是我有能力討論的。如在小文《天問》裡所說,我也無力,無從知道世界、時間和空間究竟是真正存在的,還是只是我的認知裡的幻覺。退一步說,即使世界、時間和空間是真正獨立於我的認知而存在的,我和我的認知都是它們的一部分,那我也無力,無從知道世界、時間和空間是否是以我所理解的那種方式而存在的,還是只是我的認知裡的幻覺。

真實也罷,幻覺也罷,隨它去。我感興趣的,是在承認以上這些基本的生物學感受的基礎上,探討這些感受和這些感受的排列組合,怎樣影響個人的喜怒哀樂,塑造個人的記憶,影響個人的行為,形成個人的思想。歲末傷感,是因為一年之中在同一間屋子裡塊然獨處,感受不到時光的流逝,而一年又過去了。但是一年不知不覺過去又有什麼不好?這就不是單純的對時空的感受可以解釋的了,而是和社會、文化有關。如果一個人受社會、文化的影響,真心實意把人生看成痛苦,把死後的西方極樂世界、天堂等當作真實,那麼一年不知不覺過去沒有什麼不好,反而是離極樂世界、天堂中的享受更近了一步,令人興奮。但我不幸是一個多疑而少信的人,很難把極樂世界、天堂等當作真實。好奇心驅使,我還是希望在短暫的此生中多讀書走路,度過得盡量充實,所以虛度一年的時光自然就不是高興,而是傷感了。歲末傷感,是生物學上對時空的感受,和文化心態上的貪戀此生兩者組合的產物,而不是單一原因可以解釋的。

2011年12月

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