时间奥秘.docx

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时间奥秘

前言

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。

在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。

抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育，是提高青少年素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

科学教育，让广大青少年树立这样一个牢固的信念：

科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。

纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。

随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。

发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状，而且可以使之从小树立崇高的理想：

学好科学知识，长大为人类文明作出自己应有的贡献。

为此，我们特别编辑了这套“青少年科普知识”丛书，主要包括《战机大观》、《舰艇博览》、《导弹百科》、《火炮之库》、《战车王国》、《军事先锋》、《武器前沿》、《太空世纪》、《登月传真》、《空间站之窗》、《航空档案》、《宇航时代》、《时间奥秘》、《气象缩影》、《激光聚焦》、《通信展望》、《纳米研究》、《材料世家》、《核能前景》、《能源宝库》、《建筑奇观》、《仿生试验》、《农业新空》、《环保结锦》、《医疗革命》、《民航之窗》、《交通纵横》、《电脑新秀》、《网络世界》、《微生物密码》、《生活新探》、《人类未来》。

这些内容主要精选现代前沿科技的各个项目或领域，介绍其研究过程、科学原理、发展方向和应用前景等，使青少年站在当今科技的新起点寻找未来科学技术的契入点和突破口，不断追求新兴的未来科学技术。

本套青少年科普知识读物综合了中外最新科技的研究成果，具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性，是青少年了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

第一章

时间奥秘人类对时间的认识

在日常生活中，我们每天差不多都会不止一次地提到“时间”这个词。

但是，如果有人问你：

“什么是时间?

”你该怎么回答呢?

开始，你或许会觉得这个问题很简单；但当你组织自己的语言，试图作出答复的时候，可能又会感到茫然，不知究竟如何措词才好。

这种直觉和道理之间的矛盾，恰好反映了大多数人对于时间的模糊见解。

然而，不管人们的感觉和认识如何，时间总是一刻不离地伴随着我们的日常生活和社会生产活动。

黎明的壮观，绮丽的晚霞，枫叶由绿变红，大雁南来北往，天体的形成、演化，人的出生、死亡，……都无不受时间的约束。

时间还是一个基本物理量，它同科学技术的发展有着密切联系。

自古以来，人类曾经利用各种不同的周期运动作为标准去测量时间，并创造了许多种巧夺天工的计量时间的器具——时钟。

怎样定义时间

在人类对于客观世界的感觉和抽象当中，最难捉摸的一个实体恐怕就是时间。

它看不见，摸不着，永远流驰，执拗向前。

人在时间的长河中诞生、成长，也在这条长河里衰老、死亡。

人生中的一些重要经历：

童年，婚娶，事业上的失败和成功，无不以时间来划分。

“岁月匆匆”，“时不我待”。

有些人善于利用时间，节约时间；有些人也会荒废时间，失去时间。

因此，如何在有限的时间里做出更多的有益于人类的业绩，创造出生命的最高价值，就成为人们给予时间以莫大关注的一个重要原因。

人类在同大自然的长期斗争中，不但很早就知道按天象、星辰变化规律制定历法、编排年、月、日，用它来记载包括他们自身经历在内的重要事件，而且还逐步学会制造各式各样的时钟，为自己的起居作息提供时间。

随着科学技术的进步，人类控制和驾驭时间的能力也在不断提高。

但是说来奇怪，在相当长的时间里，人类并没有找到科学的时间定义。

就是说，人们并不知道时间究竟是什么。

心理学家把时间说成是人的感觉意识；物理学家视时间为运动的度量；对于某些哲学家来说，时间则是另外一种东西。

尽管他们各自都可以撰写有关时间的著作，但却没有一个人能以相互满意的言词说出时间的定义。

给时间下定义的困难性是1500多年以前，由古希腊的西罗马主教奥古斯汀首先提出来的。

他说：

“什么是时间?

如果有人问我，我知道；如果要求我解释，我就不知道。

”

奥古斯汀对于时间作过颇多的研究，他还发表过其他一些似是而非的议论。

可以推想，奥古斯汀所知道的，或许是人对于时间的意识或感觉；他所不知道的，恐怕正是产生这些意识或感觉的客观的时间实体。

在科学和日常应用中，“时间”这个词包含着既有区别又相互联系的两种含义：

时刻和时间间隔。

前者表示时间长河里某一个瞬间，后者表示一段时间的间距。

例如有人问：

“第一节课从什么时候开始?

”他指的是时刻；“第一节课要上多久?

”则指时间间隔。

时刻和时间间隔用相同的单位——日、时、分、秒等来表示，但它们之间是有区别的，不是同一回事。

时刻和时间间隔可以对时间作出一种具体的表述，但对于认识时间的本质却没有任何帮助。

“什么是时间?

”这个问题归根到底是同认识论中一些基本问题的解答联系在一起的。

这些基本问题包括：

人的感觉是客观存在的反应呢，还是客观存在是人的感觉的复合?

唯心主义的著作家们对于时间所作的种种论述，差不多都以后者为依据。

尽管他们也可以对时间的某些特征作出相当详细的描述，但他们终究不可能揭示时间的本质；而当他们在自己制造的时间迷雾中难以为自己的观点找到一个经得起论证的归宿的时候，他们又往往不得不求助于神灵，或者把时间说成是不可知的怪物。

时间本质问题开始得到真正解决是马克思主义诞生以后的事。

马克思主义认为，时间的本质在于它的物质性，它不依赖于人们的意志而客观存在。

时间是物质存在和运动的一种最基本的形式，具有宇宙以及宇宙和观察者之间相联系的基本属性，“时间以外的存在和空间以外的存在，同样是非常荒诞的事情”。

（恩格斯，《反杜林论》，1970，第49页）物质运动、变化的永恒性，寓予时间以无限性。

马克思主义哲学对于时间本质的论述，为人们日益深刻地认识时间开辟了一条正确的道路。

人的时间意识

人和自然界中的一切生物都在一定的空间和时间中生活，它们都随时间的流驰而发展变化。

但是和其他生物不同，人不仅能感知时间，而且还能控制和驾驭时间。

人怎样依靠各种感觉器官感知时间?

抽象的时间概念又是怎样通过长期发展从这些感觉中形成的呢?

像把自己的经历（经验）变成文学作品的著作家那样，人可以通过记忆来追忆过去，预见将来。

据说记忆和预见是人类智力的要素。

是否如此，我们姑且不去讨论，但正是人们的这种借鉴过去以及为着将来而从事目前活动的能力，创造了灿烂的科学文明。

当然，有许多动物也可以勉强地反应时间。

有人曾用白鼠做过实验。

他让白鼠按跳板。

结果发现，如果在白鼠按下跳板后25秒钟内及时给它一点食物，白鼠就会继续重复按跳板，以求再一次得到报酬。

但是，如果在按下跳板后30秒钟还不给它食物，白鼠就会茫然不动，这时它就不再能够把将来的报酬（获得食物）同当前的动作（按跳板）联系起来。

猴子比白鼠聪明，它处理时间的能力较白鼠前进了一步。

如果我们拿来两只一模一样的不透明酌杯子，一只是空的，另一只里装有食物，先让猴子看一看，过一段时间后再让它挑选。

结果你会发现，只要相隔的时间不超过90秒钟，猴子总可以把装有食物的杯子找出来；如果时间超过90秒钟，猴子搜寻食物的能力便大为降低，完全等于瞎摸瞎碰了。

对于人类最近的亲缘——猩猩来说，它的“时间意识”又前进了一大步。

不仅在野外，甚至在实验室（这里的情况同野外大不相同）条件上，猩猩有时也显示出为达到将来的目标而控制现在的惊人的能力。

例如，黑猩猩为了拿到高处的香蕉，会扪几个木盒子一个一个地搭起来，作为向上爬的梯子。

事实上，猩猩应付将来的本领已接近于人类能力的边缘，它们甚至能够制造“工具”!

人们已经看到，自然界中的猩猩有时会把树枝上的叶子剥光，用它做成“探针”，从白蚁洞内引出，白蚁。

当然，猩猩只有在看到白蚁人穴的时候才会这样做；看不到白蚁进洞，它就不会去做这类“工具”。

这说明猩猩只能处理最近的和可见的将来的情况，因而它的“时间意识”还一半停留于“现在”的状态之中。

大约在加万年以前，稍有智力的类人猿开始学会制造工具。

为了满足最近和可见将来的需要，它们像猩猩做探针那样，以石块作为采伐工具。

大约又过了很久，严酷的自然环境使得类人猿逐步学会改进工具。

根据从地壳沉积层深处挖掘出来的许多有一定形状的石块来判断，类人猿至少具有把石头打成有用形状的足够的预见。

由于智力的增长，预见能力也随之增强。

大概到了50万年以前，生活在中国的原始古人第一次开始学会用火。

火的使用说明中国猿人已经具有一定的时间意识和远见，并开始用手进行劳动，譬如采集枯枝败叶，维持火的燃烧。

大约就在这个时候（或许更早），人类荡造了语言。

语言不仅是原始人相互之间传送信息的工具，而且也为人类时间意识的进一步发展提供了条件。

人类对时间的认识源于自身发展的需要

对于人类发展的史前阶段，探讨这一点是比较困难的。

前人留下的是“果”，而“因”本身只能靠我们去推测。

由目前的资料可以推测到，至少有3个方面的原因，导致人们去认识时间，并不断地推动这一认识向前发展和深化。

首先是生存的需要。

远古时代，人们过着原始群居的渔猎游牧生活，使用最简陋的工具，靠采集和渔猎获取食物，藉以延续自己的生存。

在顺利情况下，每天所得食物尚能勉强果腹；遇上不虞灾祸，就只好忍饥挨饿。

为了遮风避雨，他们往往把森林、洞穴等天然场所作为固定的住地，“日出而作，日人而息”。

出于这种生存斗争的需要，这个时期的人类不得不对由太阳东升西落所引起的时间变化有最粗浅的了解和熟悉。

例如，什么时候出发，到多远的地方去采猎，才能在日落前赶回住所。

日落之前回不到居住的洞穴，对于他们是很危险的。

可以推想，这就是人类认识昼夜交替和白昼长短的开始。

当然，这时的认识是十分肤浅的，甚至可以说并不比某些动物的认识高明多少。

因为这个时期的人，活动范围狭窄，大脑的抽象思维和判断能力也很差。

第二是发展生产的需要。

随着生产的发展，以采集渔猎为生的原始人类逐步过渡到农业社会。

在农牧业生产中，作物的播种、耕耘、收获、贮藏，都要同季节变化密切配合。

安排随时可以得到好收成，稍有差错就会造成歉收。

如果说原始群居社会离不开“日”这个概念的话，那么对于农业社会来说，就不能没有月份、季节和年的知识。

古人最初是根据草木枯荣、鸟兽出没等物候现象来确定月份和季节，并藉以指导农牧业生产。

物候变化与自然环境的变迁一次又一次重复地印人人的脑海，天象的循环变化同样留给人们以深刻的印象。

它们之间的相依关系无疑将为人们逐渐了解。

于是，通过观察日月星辰的运动变化来确定这些比日更长的时间单位（月、季节和年）就是很自然的事了。

第三是建立唯物主义宇宙观的需要。

前面已经说过，时间问题是人类认识宇宙的两个基本组成部分（另一个是空间）之一。

就是说，它是人们世界观的主要内容。

既是世界观问题，就有唯心和唯物之分。

自从人类社会产生阶级以后，统治阶级总是在时间和空间的问题上编造种种荒诞怪论，借以欺骗人民，达到巩固其统治的目的。

而一切对自然现象进行客观研究的人，尽管他们不是自觉地站在唯物主义的立场上，但都承认时间的客观实在性，能够按照事物的本来面目去认识事物。

因此，从某种意义上说，科学的时间认识，是在同唯心主义（宗教迷信）的斗争中建立起来的。

这是科学