人們面對變易,必然產生先後秩序的認知,此先後秩序即是時間,故說:“時間是變易的先後秩序”。如果沒有變易,也就沒有變易的先後秩序,因此沒有時間。所以一切靜止不動,時間就消失了。
摘 要
時間如洪流的觀念與真實不符。一切靜止,時間就消失了,故時間是變易的先後秩序。時間有心智成份,不純然是物。量子力學所用的“波”若定義為時間,則大科學家對量子力學的疑慮就可消除了。中國《易經》的陰陽可以視為時間模型。佛經對時間的了解是最深刻的。
一. 前言
從走卒販夫到科學家,世界上每一個人都要面對時間。早上太陽升起,白天開始了;黃昏太陽下山,白天又結束了——如此日復一日,周而復始,這就是時間。時間是如此真實而平常。可是如果有人要我們拿出一天的時間來給他看一看,是拿不出來的;不過若是要我們拿一公尺的空間給他看,卻是輕而易舉的事。由此可知,空間是具象的;而時間不具形象,它是形而上的存在,既真實又抽象。
在物理學中,時間、空間、質量、電荷同列為基本量。時間既是基本量,當然是真實的;假如時間是虛幻的,整個物理學也成虛幻之學。雖然如此,時間的抽象特性仍舊困惑著物理學家,使得少數物理學家懷疑時間是人類的幻想。
大家都讀過“光陰似箭”、“日月如梭”、“歲月如流”的成語,這些描繪時間的成語,透露我們對時間的想法。那麼科學家對時間的想法又是如何?據我所知,科學視“時間如洪流”,與上述成語的水准差不多。
“時間如洪流”是一個假設,需要實驗證明,才能從假設提升為真實;目前無法用實驗證明“時間如洪流”的想法,所以它仍只是假設,也就是猜測而已。記得在物理學的發展過程中,曾經有“空間充滿以太”的假設,後來由“邁克爾遜——莫雷實驗”證實不需要假設“以太”的存在,所以“以太”的假設就被放棄了。“時間如洪流”的想法還沒有實驗證明,因此仍然保留在假設階段,未被放棄。
“時間如洪流”的想法是設想有一個時間的洪流通過宇宙,宇宙中萬事萬物全浸在時間的洪流中(見圖一)。這樣的想法暗示時間是物——如洪流之物;同時也暗示時間獨立於事物之外,事物的時間是因時間洪流的推移而產生。在沒有更好的想法下,科學只好采用它。
圖一
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事物1 事物3
———————— 時間洪流
事物2
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二. 時間是什麼?
我試從佛法禅定的角度來探討時間的本性。禅定是靜修的方法,以心念靜止為目標。現在問一個問題:假如世界一切事事物物都靜止不動,還有時間嗎?答案是沒有時間,事物靜止不動,時間就消失了——原來有變動才有時間,時間是由變動產生的。茲舉例說明如下:例一,有三個聲音1、2、3,它們發生的先後秩序1、2、3是井然有序的。例二,一個球從高處落到地面,任取三個片段1、2、3(如圖二),這三個片段1、2、3發生的先後秩序也是井然有序的,絕不會錯亂。例三,在禅定中,觀心念生起,過去心、現在心、未來心發生的先後秩序,仍是井然有序的。我們從以上三個例子和其它任何變動例子可以發現:變動的先後秩序是井然有序的,沒有一個例外;即使是混亂地變動,其發生的先後秩序仍然是井然有序的,此變動的先後秩序即是時間,故變動產生時間。
圖二 (圖略)
一個變動系統若無人觀察,是否仍保有變動的先後秩序?換句話說,是否仍有時間?答案是:無人觀察,就沒有人知道。持平而論,是否有時間,沒有人能回答。假如一定要一個明確的答案,我願意回答:沒有時間。因為我認為所謂的先後秩序不在變動系統本身,而在觀察者的認知;沒有觀察者就沒有認知,沒有認知就沒有時間。例如恐龍化石(變動系統)未被人類發掘時,它處於無人觀察的狀況;直到被發掘出來,才被人觀察。可是恐龍的時間不是從被發掘出來才開始,被發掘以前它已經存在了幾千萬年,因此有人認為在無人觀察時仍有時間,但是我不贊成這種說法。因為發掘之初,人們原以為挖到石頭,之後發現是巨型動物的化石,再經過古生物學家的反復研究,才認定是恐龍化石,於是幾千萬年的恐龍時間被建立起來了——以上這一段清楚顯現人類的心智如何從無到有創造恐龍時間的過程;在這之前,並沒有所謂的幾千萬年時間,這過去的幾千萬年時間其實是第一批觀察者所賦予的。恐龍化石所保存的只是恐龍化石而已,時間是觀察者的心智所產生的認知,恐龍化石本身並沒有時間。當人面對變動的世界,必然感知變動的先後秩序,感知是心不是物,引申下來,時間必有心的成份。
圖三(圖略)
這裡有三張圖,請各位按照發生的先後秩序從上排列到下。試驗多次的結果,大家都會排成圖三的秩序,可見大家有共同的時間先後秩序,沒有人會認為瓶子破碎的一張圖最先發生。在這三張圖上分別注明繪制完成的時間順序,與圖三的順序不同,而是中間一張最先完成,上面一張第二完成,下面一張最後完成,但卻沒有人按照完成時間的先後順序來排列,這透露了什麼訊息?表示人選擇圖畫的內容以決定其先後秩序,而無視於完成時間的先後;更顯示時間是觀察者的認知,不是變動系統本身,所以時間含有“心”的性質更加明確了。
變動可以分為事物的變動和內心心念的變動,面對事物變動所產生的時間包含心和物;但是面對內心心念變動所產生的時間應全部屬於心,不包含物,因此不受物理世界的限制。佛教的宿命通能知過去、未來,應屬此類。
在心智的觀察之下,任何一個變動系統其時間皆是自有的,不是外加的。大至如銀河系,其圓盤狀星雲轉動不息,各星球變動不已,因此自有時間,不需外加。小至如一個氫原子,因其軌道電子會公轉、自旋和躍遷,原子核也會自旋,所以其時間也是自有的,不是外加的。
三. 時間與物理
古典物理常用坐標系描述一個系統(如圖四),垂直軸代表空間(距離),水平軸代表時間,軸線本身是一度空間。以軸線代表空間是正確的,但是以其代表時間卻有問題。因為空間本身沒有時間的性質,硬性規定空間代表時間,並不能產生真正的時間。物理學為什麼會采用這種有瑕疵的方法呢?根本原因在於接受了“時間如洪流”的觀念,把水平軸當作時間洪流、物體浸在時間洪流中。
圖四(圖略)
在十九世紀初,科學家發現許多新的物理現象,古典物理不能解釋,我認為原因出在“時間如洪流”的觀念與真實時間不合,所以不能解釋新發現的物理現象。不過當時的物理學家並不知道問題出在時間觀念不正確,因此他們另辟蹊徑,經過許多努力,終於發展成量子力學,克服了當時科學界的困難。量子力學作了一個關鍵性的改變,它認為“粒子”有“波”的性質;“波”也有“粒子”的性質(見圖五)。例如電子是“粒子”,也是“波”;光是“波”,也是“粒子”。所有物體都具有“粒子”和“波”的二元性,量子力學就憑此“粒子”和“波”的二元性,解釋了當時古典物理所不能解釋的物理現象。
圖五 “波”如同水波,應上下振動,以↑↓代表振動。
“粒子”與“波”是兩個性質截然不同的東西,量子力學為什麼規定物體具有“粒子”和“波”二元性呢?這個問題沒有人能夠回答,只知道這樣規定以後,新發現的物理現象就能解釋了。因此量子力學被人懷疑是湊出來的理論,並非第一原理(The first principle)。
這樣的疑慮使大科學家愛因斯坦至死不肯接受量子力學,他說:“上帝(自然)不會擲骰子”,意即不相信物體有“波”那種變動不定的性質;但是他發現的“光電效應”卻是量子力學的支柱之一。另一位大科學家薛丁格也不相信量子力學;但是他卻為量子力學寫下“波函數”方程式。再來就是大科學家浦郎克也不肯接受量子力學;可是他的“量子假設”是量子力學最重要的基石之一。他們三位都是建立量子力學的功臣,卻又不肯接受它,可見這個疑慮是很深的困惑。現在大學物理系的學生修量子力學這門課時,仍然會面對這個困惑,大家只有強迫自己接受,那種知其然不知其所以然的遺憾是始終排解不掉的。
量子力學用“波”誤打誤撞地修正了古典物理中時間觀念的謬誤而不自知,物理的難題是解決了,但心中並不明白,才留下一片困惑。我願在此重申“時間如洪流”的觀念是錯誤的,正確的說法應是:時間是變動的先後秩序。“粒子”代表空間的大小和位置,所以具空間的屬性;“波”是變動,變動產生先後秩序,依本文給時間的诠釋,“波”就是時間。物體具有“粒子”和“波”二元性,意即物體具有空間和時間。有誰會懷疑物體具有空間和時間二元性呢?所以只要明了“波”是時間,一切疑慮都消失了。大科學家之所以不肯接受量子力學,原因出在不知“波”就是時間。上帝(自然)是會擲骰子的,如果上帝(自然)不會擲骰子,世界就沒有時間了。大學生修量子力學時,若知道“波”就是時間,量子力學會變得簡單易懂。
時間觀念從“如洪流”修正為“變動的先後秩序”,於是量子力學的物理意義亦有新的發展。例如氫原子模型,電子在軌道上繞著原子核旋轉(見圖六)。電子的軌道有很多,電子只能居留在軌道上,軌道之外的區域不能居留,這種情況量子力學如何解釋呢?在軌道上,電子的“波”均形成“駐波”,“駐波”是駐留不走的“波”。電子的“波”既然局限在軌道上駐留不走,“粒子”也就局限在軌道上駐留不走,因此電子居留在軌道上;軌道之外的區域,電子的“波”不駐留,電子也就不能居留——量子力學如是說。現在可以給予新的解釋:“波”成為“駐波”,即表示“波”不變動了,不變動就沒有時間,也可以說原子軌道是一個只有空間、沒有時間的區域,在這個區域內,時間被抽掉了。用量子力學計算原子軌道時,波函數中之時間項也正好消除了(見附錄)。在沒有時間的空間裡,電子不經成、住、壞、空的變化,故永久不壞,不會消失;在有時間的空間裡,電子須經成、住、壞、空的變化,故會消失,所以電子只能居留在原子軌道上。
這些原子軌道是沒有時間的區域,因此它非常穩定。電子在不同的軌道間躍遷時(見圖六),放出光子的頻率因此也非常穩定精確。我們從幾十億光年遠的星光所得的原子光譜,與現在地球上所得的原子光譜沒有差別,足以證明原子軌道幾十億年不變的性質。
電子繞著原子核旋轉(見圖七),依照電磁學原理,當電子作圓周運動時,會產生向心加速度,必會放出電磁波,電子的能量因此減少,於是愈轉接近原子核,必然如圖七之虛線軌跡與原子核合在一起,氫原子就消失了。事實上,電子在原子軌道上並沒有放出電磁波,也沒有與原子核結合,而是穩定地居留在原子軌道上。依照測不准原理,電子不能太靠近原子核,太靠近時,電子的動量會增大,使電子脫開原子核,解釋了電子未與原子核結合的原因。至於沒有放出電磁波的問題,可以用新的觀點解釋,電子在原子軌道上既然只有空間而沒有時間,當然沒有加速度,也就沒有所謂必須放出電磁波以免違反電磁波原理的問題了。
四. 時間與易經
中國古代的《易經》是講變易的經典。“易”是變易的易,不是難易的易。《易經》的基礎是“陰陽”,“陰陽”是從觀察月亮的盈虧而來,並以“--”代表陰,“—”代表陽,所以《易經》的陰陽相當於量子力學的“波”,“陰”對應“波谷”,“陽”對應“波峰”。就“時間是變動的先後秩序”的觀點來看,“陰陽”即“時間”。也可以說《易經》是中國古人處理時間的方法,用於占卜,為人算命,命運就是時間問題。《易經》算人的命運,而量子力學是算物的命運。顯然地,《易經》以“陰陽”處理時間問題,遠比古典物理以“洪流”處理時間問題要高明得多。有了以上的了解,《易經》也就不神秘了,所有的神秘都是起因於不明了。
五. 時間與佛經
佛法知道世間是一個充滿變易的世界:生命有生、老、病、死;器物有成、住、壞、空;心識有生、住、異、滅;六道則輪回不息。《金剛經》雲:“過去心不可得,現在心不可得,未來心不可得”,陳述心識在變化中無法停留,故曰:“不可得”;並標舉過去、現在、未來,已明白指出時間起於心念的變易。佛法的時間觀念與本文所主張“時間是變易的先後秩序”是一致的。事實上,本文的時間觀念是從佛法參悟而得,不是源自科學的研究。套用《金剛經》的句型:“時間即非時間,是名時間”,意即若“時間”等於“沒有時間”,才是“時間”。什麼情況合乎此意呢?只有永恆的時間符合。“永恆”表示一切保持原狀不改變,也就是沒有時間,所以永恆等於“沒有時間”,永恆具有“時間即非時間”的性質;換句話說,“是名時間”所指的是永恆。大乘佛法所追求的常、樂、我、淨中的“常”,即是永恆。
佛經中講的四相:我相、人相、眾生相、壽命相,其中的“壽命相”即是“時間相”。《圓覺經》雲:“善男子,雲何壽命相?謂諸眾生心照清淨,覺所了者,一切業智所不自見,猶如命根。”翻成白話是:“各位先生,什麼是時間相呢?時間相是眾生認知心智的根源,一般淺的心智自己看不見自己的心智根源,如同命根不見命根一樣。”故知佛法的時間屬於認知心智,淺的心智看不見時間,故不能明了時間。
六. 結 語
時間的本質抽象難懂,今天應用禅悟揭開時間奧秘面紗,才了解“時間如洪流”的觀念與真實時間有偏差,這種偏差使我們迷惑,以致看不清楚與時間有關的宇宙現象。本文將時間觀念修正為“時間是變易的先後秩序”,矯正原先錯誤的偏差,並幫助量子力學定義“波”即時間。由此出發,可以重新闡述量子力學,促使科學看清真實,而更趨近真理。
自古以來東方對形而上的探究遠超過西方,尤其佛法以禅定對末那識(形而上的心智)的參究更是深入又廣泛。時間與末那識是相關的,所以東方對時間的認識也超過西方。從佛經對時間的了解和《易經》給時間的模型(陰陽),使我們認為東方對時間的了解超過西方有數千年之久。
梁乃崇 台灣清華大學物理所教授