【佛学与科学】直到现在，科学仍未掌握时间的本质
2019/7/6 10:46:04 佛教人文与科学
在历史的长河中，人类大部分时候都是利用太阳和月亮来计时的。地球自转一周构成我们的“一天”，绕着太阳公转一圈便是我们的“一年”，而地球和月球的华尔兹则给了我们 “月”的概念。日晷利用物体在阳光下的投影来测定时辰，但它也有明显的缺陷，比如阴天多云的时候，它就不管用了。
对于更短的时间，人们在数个世纪中都是用沙漏和水钟来计量的，但它们的精确度容易受到温度和湿度变化，以及振动的影响。到了中世纪，机械钟出现了，它由摆锤与精巧的齿轮系统构成，代表了当时的技术巅峰。到了20世纪初，这些基于摆锤和弹簧的时钟进一步演变成各种做工精妙的钟表，但它们仍然摆脱不了摩擦的影响。摩擦会妨碍钟摆移动，还会导致零件损耗。
而对电磁场和物质的更深入理解，让人们能够制造更精准的时钟。电子的流动取代了流沙或滴水，电磁场取代了齿轮，微小的石英取代了弹簧。目前最先进的时钟利用原子或分子的振动来测量时间。最精确的原子钟即便经过了相当于宇宙年龄那么长的时间，误差都不会超过1秒。
当今这些精通量子力学的钟表匠还在追寻着更高的计时精度。比如，原子核的振动比原子整体的振动更快，因此有可能利用原子核的振动来计时，制造出比原子钟更准的原子核钟。精度更高的时钟可以帮助物理学家判断时间在根本上到底是连续的，还是由某种尚未探测到的离散单元组成的。更精密的时钟有着广泛的用途，比如开发更好的GPS系统，或是探测引力波。
虽然这些时钟千差万别，它们给出的时间却是一致的。我们很容易把这个事实当成理所当然，但其实它是非常不可思议的。人的情绪不同时，感受到的时间流逝速度也不同，可能是白驹过隙，也可能是度日如年。但事实上时间在极为严格地均匀流动，这是一个现实世界的客观性质，不受人主观意识的影响。
尽管我们对时间的测量越来越精确，但我们依然不理解时间的本质。在古罗马哲学家奥古斯丁(Augustine)的名著《忏悔录》(Confessions，撰写于397-398年)的第11章中，我们可以找到一段关于时间的最佳哲学讨论。
奥古斯丁指出，每当我们使用“以前”或者“以后”这样的术语时，我们都在谈论时间，可它的本质却似乎很神秘：“时间是什么？如果没人问我，我知道，可如果我试图去解释它，却又做不到。”但是奥古斯丁发现了一个道理，其中蕴含了后来相对论和量子理论的一个核心思想：如果要理解一样事物，你就必须考虑它是如何测量的。正如他所说：“如果我们不能测量，那它就什么都不是。”
按照这个逻辑，奥古斯丁关于“什么是时间”这个问题的答案很简单：“时间就是时钟所测量的东西。”在当今物理宇宙学中，类似的问题依然存在，比如“大爆炸之前发生了什么？”也许奥古斯丁的回答仍然是我们能给出的最好答案：在无法测量时间的背景下讨论什么是“以前”，是毫无意义的。
我刚上大学时，想立刻就全身心地投入科学与数学的学习。但芝加哥大学却一定要对我进行文化的熏陶，我不得不选了很多古代哲学方面的课程。柏拉图、亚里士多德等先哲给我留下了深刻的印象。长远来看，他们甚至为我的物理学研究提供了助力。
诚然，古代哲学家对物理学和整个科学领域的认知是天真的，甚至充满错误。以现代的标准来看，他们对科学几乎什么都不懂。但他们问了很多根本性的问题，并且进行了严肃的讨论。如果你想摆脱常规思维的束缚，那么这些古代的哲学家将会是你灵感的源泉：在追寻知识的最前沿，他们颠覆性，同时又充满孩子气的问题将会指引你进入新的疆域。
“什么是时间？”奥古斯丁在《忏悔录》中问道，“我不知道。但如果没有事物流逝，就无所谓过去；如果没有事物到来，也就不存在未来。既然过去已经不存在，将来又尚未到来，那么过去和将来这两个时间又是如何存在的呢？”事实上，在刚过去的20世纪中，物理学家一直想回答奥古斯丁的这个问题。
爱因斯坦是古希腊哲学的推崇者。在他写下令他举世闻名的论文之前，他和他的朋友们曾经组成一个小社团，在一起讨论哲学、文学和科学等问题，他们开玩笑地将之命名为“奥林匹亚学院”。1947年，《纽约客》的记者报导爱因斯坦时写道：“他坚持每晚给他患病的妹妹玛雅读一小时的古希腊著作，即使他工作了一天之后，已经非常疲惫了。”爱因斯坦曾说：“一个受过教育的人怎么可以远离古希腊人呢？我对他们的兴趣从来都远甚于科学。”
在创立狭义相对论时，爱因斯坦意识到，如果要解释光速不变这个佯谬，即光速相对于所有运动的观察者都是个常数，他需要将一个哲学性的问题“时间是什么？”变成一个可操作的实际问题，即“我们怎么才能测量时间？”通过对这个问题的分析，爱因斯坦发现，相对运动的不同观察者会得到不同的时间定义。
在日常生活中，我们能体会到过去与将来的巨大不同。我们记得过去但只能预测将来：过去的已经过去，将来的即将展开。如果倒着放一部普通电影，电影的内容将显得不真实。例如，人们不可能在倒车时开得那么快、那么猛，尤其是眼睛同时还看着前方。但是物理的基本原理并没有把过去和将来区别对待：无论在时间上往前还是倒退，这些基本原理同样准确(除了一些小的例外)。
那么，为什么过去和未来是等同的呢？尽管物理学家已经在这个问题的探索之路上取得了极大的成功，他们仍然希望能在实验中发现一种特别的新粒子——轴子，来为整个故事圆满收尾。轴子可以消除过去与未来之间可能存在的不对称。
与此相反的问题同样深刻：既然物理定律不区分过去与未来，那么为什么我们的这个世界有过去和未来的差别？至少我们的感觉是这样的。对此的理论解释大多是基于从有序到无序这个不可阻挡的演化趋势。制造混乱总是比收拾整洁来得容易。对这个现象的精确表述就是热力学第二定律，即一个孤立系统的熵总是随时间增加。而这个增加的趋势使得我们可以区分过去与未来。
秩序的“孤岛”当然会极力抵御无序的破坏，而我们人类就致力于发现这些秩序。我们喜欢在现在的生活中搜寻过去的痕迹，无论是残存的遗物还是记忆。物理学家在探索宇宙时也是如此。我们或许可以把这些工作叫作宇宙取证分析(cosmic forensic)。通过这些工作，我们已经找到了宇宙起源于大爆炸的证据。
如今的科学家掌握了很多强大的工具，但是最根本的发现仍然源于那些基本的、“天真”的问题。奥古斯丁大胆地问出：“什么是过去？”爱因斯坦教我们把这个问题变为：“我们怎样测量过去？”在量子世界中，这是个尖锐的问题——也是让我现在为之着迷的问题，因为测量是个破坏性的过程，会破坏被测量的量子态。
再一次地，先哲们指引我们前往未曾开垦的知识沃土。
第一、比较佛学和科学的「时间相」
「时间」是每一个人都要接触到的问题，没有一个人能脱离时间的影响，除非他修行成道超出轮迴，才不受时间的控制。对佛教徒而言，「时间问题」即「生死问题」，所以「时间」是佛教徒必须面对的大问题；就科学家而言，「时间」当然也是重要的问题，不需再多所描述。现在比较一下，从佛学的观点来看时间的相貌如何？和从科学的观点来看时间的相貌又如何？
我们从「宇宙时间」、「人寿」、「时间单位」和「时间快慢」等四方面来比较二者的「时间相」：
(一)宇宙时间
佛学有三种宇宙时间，即「有始有终」、「有始无终」和「无始无终」，分别属於化土、报土和常寂光土的世界。人的世界属化土，阿弥陀佛的极乐世界属报土，佛的一真法界则属常寂光土。「有始有终」的宇宙时间表示这个世界有一个开始和结束；「有始无终」表示有开始但无结束，这个世界会永远延续下去；「无始无终」则表示这个世界没有起始点，也不会结束。
科学的宇宙时间以「霹靂说」而言，宇宙是从一个大爆炸开始的，最后我们的宇宙是会消失的。地球现在的年龄约四十六亿年，宇宙现在的年龄约二百亿年，何时消失没有人知道，但科学仍相信宇宙以毁灭结束，所以这是一个「有始有终」的宇宙时间观。
(二)人寿
佛学裡有「增劫」和「减劫」两种情况互相交替。在增劫中，人寿最高可至八万四千岁，之后即转变為减劫。在减劫中，人寿最低至十多岁，之后又转入增劫，週而復始。目前人类在减劫中，人寿约百岁。
科学亦认為人寿约百岁左右，最长可以到一百二十岁，这是有案可考的人瑞年龄，没有增劫和减劫的想法。所以佛学在「宇宙时间」和「人寿」方面远比科学广大丰富。
(三)时间单位
在佛学中，计量时间的单位有阿僧祗劫、大劫、中劫、小劫、年、月、日、时、刻、分和剎那等。「劫」是非常大的时间单位，已经不能用地球绕太阳来计量，而是以世界的成、住、坏、空来计量。「剎那」是最短的时间单位，约等於0.6秒(另有一说等於0.0133秒)。
科学计量时间则有世纪、年、月、週、日、分、秒、千分之一秒、百万分之一秒(micro-sec.)、十亿分之一秒(nano-sec.)、10-12s(pico-sec.)、10-15s(fento-sec.)等。百万分之一秒(10-6s)是个人电脑的运算时间单位，由此可知10-6秒是现代生活的一部份。10-15秒(fento-sec.)则是原子轨道电子的运转週期，科学有办法测量如此小的时间，真是难得。佛学擅长大时间，科学则擅长短时间。
(四)时间快慢
在佛学中，时间是有快慢的，所谓「天上一日，地上一年」。佛经上记载，天的层次越高，时间就越慢；反之则越快，低到地狱就「度日如年」了。阿鼻地狱更是一念生，一念死。
科学在爱因斯坦的「相对论」未发表之前，时间没有快慢差别，其快慢是一致的；「相对论」发表之后，科学界才接受时间有快慢之别──观察者以接近光速的速度运动时，他的时间会慢下来，也就是时间有快有慢了。这个观念的產生比佛学慢了两、三千年。
第二、「时间」的本质是什麼？
「时间」是真实存在的，但却又相当抽象，至少比「空间」要抽象。提到「空间」我们可以很容易指一个箱子说它是空间；但如果要指出什麼是「时间」，就非常地困难，我们没有办法指著手錶、日历说它们是时间，因此「时间究竟是什麼？」是值得探讨的问题。
為探究时间是什麼，我们先假设一个状况：世界上所有的东西都静止不动──地球不自转，也不绕太阳公转；汽车、飞机和轮船都静止不动，鐘摆和音叉也不动；人的身体不动，心臟不跳；甚至人的心思不动，念头不起，心灵也全部静止不动──这样完全静止不动的世界有时间吗？
我的答案有两个：一个是「时间没有了，不存在了」；另一个则是「时间也静止不动了，人不老，世界不坏，时间永恆了」。
我们先从第一个答案谈下去：静止的世界，时间没了；反过来说，变动的世界就有时间吗？假如变动的世界就有时间，我们必然要问：為什麼变动的世界有时间？為解答这个问题，设想发生了三个事件，1事件、2事件和3事件──静止的世界当然没有事件发生，只有在变动世界才有事件发生──这三个事件会给我们一个先后秩序的感觉：1、2、3。这先后秩序的感觉是非常稳固的，不可能错乱成3、1、2或2、3、1等情况，更不可能形成三者不相关、没有先后秩序的情况，而是给我们一个非常确定的1、2、3的先后秩序之感，此「先后秩序的感觉」即是「时间」。因此「时间是什麼？」、「為什麼变动的世界就有时间？」可以如下解答：当面对变动世界所发生的事件，產生一种先后秩序的感觉即是时间；静止的世界没有事件发生，因此没有时间。
学佛的人会打坐，打坐要将心静下来，开始让念头减少，减少到一个程度以后，心裡的念头就可以数了。如同前面所说的事件，可以数起来的第一个念头1，再起来一个念头2，又再起一个念头3──这些念头一样会给修行人一个先后秩序的感觉，这时修行人就有时间；但是倘若修到一念不生，就无从產生先后秩序的感觉，於是他的「心灵时间」没有了，得不到先后秩序的时间感觉，这个状态就是《金刚经》上面所说的「过去、现在、未来三心不可得」──过去1、现在2、未来3是一个先后秩序，当一念不生时，也就没有1、2、3；1、2、3都没有了，何来1、2、3的先后秩序？所以「三心不可得」，也就是「没有时间」了。
我们再从第二个答案来看，在逐渐趋近静止不动的世界裡，事件1、2、3发生的频率缓慢下来，其时间亦越来越慢，寿命也愈来愈长，所谓「天上一日，地上一年」。在越来越静止不动的趋势下，如达到完全静止不动的极限状况，事件1、2、3亦缓慢至不再发生，时间也就跟著慢到完全静止不动，此静止不动的时间不就是「永恆」吗？
因此，「没有时间」与「时间永恆」全都源自於「完全静止不动的世界」，可以说是同一个，我们没有办法区分其间的不同，这个情况类似「惯性质量」与「重力质量」之无法区分。对一个坐禪的修行人而言，当一念不生时，他的心灵就会达到完全静止不动的极限状况，於是他的心灵时间与「永恆」相通，也与「无」相通，由此也可知佛学的「无」与「永恆」是同义的。现在套《金刚经》的句法：「所谓时间，即非时间，是名时间」，我们可以詮释為：「时间」若等於「没有时间」，才是「真正的时间」。即心灵达到完全静止不动的极限状况，所体悟的时间是「永恆」与「无时间」相等，这才是时间真正的本质。
第三、时间宽度：
时间从「过去」到「现在」再往「未来」进行，过去的消失了，现在的正存在，未来的尚未发生。「现在」这个时间点应该是有宽度的，纵使宽度非常小，小至10-15秒，仍然是有宽度的。「现在」不停地向未来推进，也带著「时间宽度」向未来推进(如图虚线部份)──在「时间宽度」内都是「现在」，现在的正存在，而不是已消失，也不是尚未发生。同一「时间宽度」内所有发生的事件均持续存在，直至超出现在的「时间宽度」之外进入过去才消失；未来的也因进入现在的「时间宽度」之内而存在。此外，在「现在」这个时间宽度内虽然没有过去和未来，但其中的事件仍然有一个先后秩序，此先后秩序不同於过去和未来，而全是现在，是存在於现在中的先后秩序，也可以说在这个「时间宽度」内的过去不消失，未来的已经来了。「时间宽度」是一个存在的事实，事实当然可以用一个实例来说明。例如我们乘飞机的时候，座位前有一句话：
如果看完这几个字要一秒鐘，而「时间宽度」也是一秒，我们就能了解整个句子的意思；假如「时间宽度」是十分之一秒(如图虚线部份)，我们只能得到一个「请」字的意思，其他部份如「坐定后，」则属过去而消失，「繫安全带。」则是未来尚未发生，所以得不到整个句子的意思。假如「时间宽度」是百万分之一秒，那麼连一个字的意思都无法了解了。现在大家都可以了解整个句子，表示大家的「时间宽度」超过一秒，当然也証明有「时间宽度」的事实。
人类的「时间宽度」有没有公定的大小？我们只要细心观察就可以发现：「时间宽度」没有标準规格，它是随人主观认定的，各人不尽相同。每个人也没有固定的「时间宽度」，常常同时在用很多套长短不等的「时间宽度」，并且随各人主观的调整而改变，非常复杂。一般人的「时间宽度」大约分佈在一百年至一剎那之间，可调整的范围也相同。例如：王大任先生(虚构)在1960年1月1日出生，今年1992年，他是3 2岁，我们认定从1960年的婴儿到今年32岁的青年都是同一个王大任，而不是不同的人。以后到2060年时，他已是一百岁的老翁，我们还是认定他是同一个王大任──这种认定，要基於「时间宽度」是一百年才讲得通。其实从婴儿到青年、再到老翁之间的差异非常大，但我们还是认定他是同一个王大任──这充分显示「时间宽度」的主观性。如果王大任先生也来参加研讨会，今天一天的节目可视為存在於同一个「现在」的单元裡，即今天一整天被视為在同一「时间宽度」裡，因此今天研讨会的时间宽度是一天。当然也可以把一节演讲作為一个「现在」单元，作為一个现在的「时间宽度」，诸如此类的情况很多，足以显示王大任同时有数套「时间宽度」在使用。
「时间宽度」既是一个可以主观调整的数量，我们若拉长「时间宽度」，则可将原来视為「过去」和「未来」的事件都纳入「现在」，因此会使我们「回到过去」和「进入未来」。同样的，若将「时间宽度」缩短，现在的事件也会「成為过去而消失」或「成為未来而尚未发生」。假如我们能将「时间宽度」拉长超过一生的寿命，则「前世」和「来生」全成為「现世」。因此知宿命和来生是轻而易举的事，其轻易的程度，与一般人能知昨天的事和预知明天一样。所以宿命通并不困难，困难在如何将「时间宽度」拉长超过一生寿命而已。佛法行者，修定修静，心念渐慢，因此「时间宽度」亦渐长，拉长「时间宽度」只是心念减少的结果，也可以说宿命通是心念渐少渐静的结果，并没有太多神秘难解之处。
第四、「时间」是否可逆？
一般科学上讲时间可逆的时候，常举一个例子：一个杯子掉到地上打碎了，若把整个过程拍成电影，然后把影片倒著放映，我们就能看到一个破碎的杯子自动聚成一个完好杯子的过程，他们认為这过程代表「时间的逆向」。另外一个例子，若把人从老年变成少年，少年变成婴儿，婴儿再变成胎儿，这样的过程也称為「时间倒流」。我认為这个观点是不对的，因為这样的过程并没有使我们的先后秩序的感觉改变，仍然是过去、现在、未来的秩序，除非改成未来、现在、过去的秩序，才称得上是「时间倒流」；倘若只是从老变少而已，其实并非「时间逆向」。想要「时间逆向」，可从拉长「时间宽度」著手，当「时间宽度」扩至过去，即是从现在回到过去，这才是真正的「时间逆向」。佛学中的宿命通，是一个「时间逆向」的现象。
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