略說 “時間” 的科學意義 The Scientific Meaning of Time

一、 時間知多少?
我們常說“時光飛逝”,“時間就是金錢”,“浪費時間”,“消磨時間”,“節省時間”。時間就如河水,不停地向海流動。我們常把時間看作為一件東西,但它是稍縱即逝的,我們對它的定義也是如此,回溯到時間本身的概念。
time1 time2
每個人都認為自己很了解時間,但是如果要他解說到底什麼是時間? 他只能說: 時間就是時間,他只能說,這是很明顯的,它自我解釋。法爾如是。

我們是否真正了解時間的意義?時間有開始嗎?有結束嗎?它是從哪裡來的?時間在我們四度空間,具有無量深廣的科學意義。世上99.9%的人,都誤解了時間的真義。「時間」隨著鐘錶的滴答聲流逝,這是我們再熟悉不過的日常經驗,然而事實上,「時間」可能並非宇宙的基本事件?

愛因斯坦的劃時代相對論,我們對宇宙的真相認知,都源於對時空真義的探討。在當今的物理學中,時間是個特別熱門的主題。為了尋找統一理論,物理學家必須重新檢視非常基本的假設,而其中最基本的幾乎就是時間了。

二、 時間的起源與定義
我們生活在這宇宙裡, 仰觀天體,成住壞空; 俯觀地理、萬物的生住異滅、生老病死。萬事萬物,剎那、剎那都在變動。為了描述這些變動,人類創造了 “時間” 這個觀念,更為了數量化這個概念,我們利用自然界的一些有週期性的物體,將之細分。如一年四季的循環,就定義為一年。看到日出日落,就定義為一天。用日晷測量地球的運轉,我們將一天分成24小時。隨著擺錘的擺動,我們把一小時分成幾分鐘和幾秒鐘。隨著石英晶體的振動,我們將精度提高到千分之一秒。

因此,就像用一隻尺,度量空間事物的距離,時間本身,是用以度量事物變動的快慢。如果宇宙中沒有物質的存在,沒有變動,則時空就失掉了它們的意義。也就是 “沒有時空”。這就是為何,在宇宙的開始,或者一乘佛經所說的一真法界哩,沒有時空的意義。

至於時間的變遷,所感知的一切變化,都是我們心意識的作用,將不同的時空影片連接起來。這些都不是時空的本質。

三、時間的協調 (synchronization of time) 與 愛因斯坦的相對論
隨著工業的發達,火車、汽車、飛機的發明,人們活動範圍增廣,接觸了各處不同的區域時間 (local time),因此人們開始探討如何作時間的協調 (synchronization of time). 這促使科學家們開始探討時間的本質與如何將各地的時間聯繫 (synchronize)。這導致了愛因斯坦對時空本質的深奧觀察。

在十八世紀前,人們都深信牛頓的時間觀念,即時間對每個人、在任何地方都是相同的(universal time). 愛因斯坦認為牛頓的觀點是不正確的。愛因斯坦說,時空是一體的,時間與空間可以互換! 在運動的物體,時間拉長(變慢),距離縮短。在重力場附近,時間也被拉長。因此全宇宙的時間並不是統一的。時間並不只是整個宇宙的標記; 時間是個人單獨的體驗。每個人都有自己的時間,以自己的速度運行。沒有在一個普遍的刻度的意義上的時間。

那麼為什麼我們不能在日常生活中看到這一現象呢?我們在地球上的移動 (相對於光速) 是相當慢的,因此運動對時間的影響是非常小,我們無法感知它。但這個影響是真實,可以測量的。愛因斯坦的理論已經一次又一次地被驗證,結論都是符合相對論的預測。這形成了我們對自然如何運作的理解的基礎。

隨著時間和空間之間,意想不到的聯繫的發現,愛因斯坦意識到這兩者不能再被認為是不同的東西。愛因斯坦將空間與時間的觀點統一,成四維結構,稱為時空。

四、重力場對時間的影響
依據廣義相對論,重力可以拉長時間,就好像重力可以拉扯時間,減慢它的通過 (讓時間變慢)。而且引力越強,時間就越慢。在地球上,這種影響太小,很難察覺到,但仍然很真實的存在。與居住在摩天大樓頂層的人相比,居住在底部的人體驗到時間流逝的速度稍慢些。但如果你可以旅行到一個黑洞,重力對時間的影響是巨大的。

在黑洞視界附近,強大的黑洞重力場,使時間的流動,幾乎近於靜止。

前文,”再說時間的迷思 (Myth) 與真相 (Truth)” 的第三章提及,佛經裡的二十八天的時間與地球上的時間大不相同,強大的重力場存在於二十八天是一個可能解說。

信堅註: 欲界忉利天 (玉皇大帝所管) ,此天上一日,是人間百年,壽命一千歲 (人間三千六百五十萬歲)。兜率天,此天一日為人間四百年,壽命四千歲 (即人間五億七千六百萬歲)。 更高一層,色界光音天,壽命八大劫 (約合人間107億年),無色界最高的非想非非想處天,壽命長達8萬大劫 (107兆年)。

五、時空是連續的嗎?
在日常生活的經驗中,空間和時間總是連續、無限可分的。但事實是空間和時間都有自己的最小值。空間的最小尺度為 (Planck length ) 10-35 m,時間的最小值是 (Planck time ) 10-43 秒。因為當空間小到10-35 m 後,依超弦理論,時間和空間就會融為一體,空間維度就會高達十維。時空在高於四維時,就失去其意義了。

依華嚴經,一念起,宇宙海印頓現,念念成形。這可想成是宇宙是一系列的快照,或時刻。每個事件可以想成是一系列展開的時刻,一刻接著一刻的展開。(叫相續相)。我們的心意識看此畫面,如看電影,將時空連接在一起,而有時空,因果。

從理論上說,一方面我們可利用時空間隙,作為蟲洞 (wormhole),而作時空旅行。另一方面,佛菩薩入於甚深禪定,可利用此間隙,脫離時空,入於淨極光土,而達到明心見性。

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About wtsai

台南一中、台大物理、 哈佛博士。曾任教授、科學家、工程師。專長: 吹牛、高能物理、太空物理,地球物理,人造衛星設計、測試、發射、資料回收及科學應用。略涉: 武俠、太極、瑜珈、導引、氣功、經脈、論語、易經、老莊、一乘佛經、禪經、靈界實相、Hawkins、Seth。

4 thoughts on “略說 “時間” 的科學意義 The Scientific Meaning of Time

  1. 信堅大學長你好
    我是台南一中畢業的學生 現在已過而立之年 在台灣當醫師
    從小就對佛學很有興趣
    偶然之間看到你的部落格 看了之後覺得很有意思 也覺得很親切
    幾十年前 你也在南一中的教室裡讀書 我們踏過同樣的土地
    前些日子 discovery 在介紹宇宙的起源 加上你這兩篇的時空介紹
    雖然我對於這方面的物理非常薄弱 也有一些收獲

    在這末法時代 個人深覺明師難尋
    深入經典了解 加上 老實念佛 如子憶母
    目前的我只有一些小小體悟

    想說是不是可以請教您幾個問題呢? 我自己有一些想法 想聽聽看大學長的意見
    1. 第一個問題是關於因果:
    若一個人在這一世犯下殺業 (譬如這幾年台灣殘忍的殺害兒童案件)
    他們的下一世輪迴 有辦法投生到天道嗎 ?
    在經典偶有看到 因果的成熟有時會隔好幾世出現
    但是 罪有輕重 犯下殺人重罪 若不發自內心懺悔
    個人以為應該不行投生到天道
    想問問大學長的意見
    2. 呈上題 佛教說 一切事情有因有果
    一個年輕的小孩童 這一世遭受殺害 解釋上往往會是往昔惡業成熟所致
    可是如果是這樣 那這一世兇手也只是把前世因果了結償還
    如果是這樣 兇手的下一世應該有機會到天道或是佛國淨土嗎?
    3. 淨土五經會描述淨土世界的種種美好
    「 極樂國土,七重欄楯,七重羅網,七重行樹,皆是四寶周匝圍繞,是故彼國名為極樂。」
    「又舍利弗。極樂國土,有七寶池,八功德水,充滿其中,池底純以金沙布地。四邊階道,金、銀、琉璃、玻璃合成。上有樓閣,亦以金、銀、琉璃、玻璃、硨磲、赤珠、瑪瑙而嚴飾之。池中蓮花大如車輪,青色青光、黃色黃光、赤色赤光、白色白光,微妙香潔。」
    這裡有個問題, 在這世上的金銀財寶, 功名權勢, 都只是幾十年的光景,佛陀教我們不要眷戀; 但是這段經文卻描述西方世界的種種美好,比世間最好的豪宅都要貴氣; 可是,金銀琉璃我在世間就要學習不要啦, 西方極樂世界的金銀財寶我要它做什麼 ?
    我自己的看法是, 佛陀是為了接引不同根器的眾生來了解這個解脫輪迴之法, 而有了這段文字, 因為即使經文寫著無限的青山綠水, 多引人嚮往, 也只是金剛經上的 夢幻泡影, 這樣解釋對嗎 ?

    • Michael 學弟你好。

      歡迎參觀信堅園地。也謝謝留言及提問。我是很久、很久以前就讀台南一中,當時的校長是鄧芝如,我想你這輩,應沒聽過他的名字吧! 當時,南一中有初中與高中部。

      提起宇宙的起源 ,我的一位好朋友及同學,李傑信博士,在2013年經由台大出版社,出版一本 “宇宙起源” (On the Origin of the Universe)的書,我還幫他評論該書的草稿呢。也很湊巧,今早信堅剛在此園地張貼 “簡介 一個加速膨脹的宇宙模型 Λ CDM” 一 文,介紹最新的宇宙模型。歡迎批評指教。

      至於所問,關於因果報應,信堅園地三年前也張貼一文 “略說因緣果報“,解說一些有關因果的觀念。師兄可參閱。

      1. 關於因果: 因果報應是俗諦,是十法界的定律。正確的說法是依 “因、緣、果、報” 四步驟的順序。因此,佛經講三世因果。緣先成熟的先受報。不是不報,時機未到。更詳細解說及如何消業障,請看上面所提文章。

      2. 雖然是一報還一報,但兇手心存殺業,表示他的靈性階層仍然相當低。依霍金斯靈性階層表,犯了殺業,不管是何原因,靈性應在100以下,很可能因其他業障,輪迴三惡道。
      一個果,有無量因,不能單挑一個看。

      3. 問得好。簡單的說,這說法是俗諦,專為接引下根人。先以利鉤,再教以佛智。修行主旨在於由定開慧。有智慧就能解決一切問題。唸佛號法門,是以佛號暫伏妄想、煩惱,讓心定下來。慢慢地就會有禪定,因而開智慧。就能對一切事物看得較清楚、正確。才能向上提高靈性、智慧。

      真相是 “自性彌陀,唯心淨土”,心淨則佛土淨,西方在自己心中,不在別處。其實耶穌也說,天堂在吾人心中,不在別處。牧師的教導,也是接引下根人而說的。

      以上所說,是信堅個人意見,是對一般眾生而言,詳情也會因各人現在所處靈性階層,而有差異。

      信堅

      • 非常謝謝學長的回答
        能夠有人解答困惑真是很棒
        正在仔細閱讀您的”略說因緣果報” 一文
        再次謝謝您

  2. 已如指示,刪除 “贈….” 貼文。緣起緣滅,緣聚緣散,一切隨緣。

    關於所問,據信堅所知,天文物理裡,沒有所謂 “宇宙統一論”,只有在高能物理裡,一直存在著 一個所謂 “統一場論 (Unified Field Theory)”,即找出一個 “統一 (Unified)” 的 塲論 (Field Theory),來解說已知的四種作用力: 電磁力 (electromagnetic)、強作用力 (strong)、弱作用力 (weak)、及重力 (Gravitational Force)。據最新的 “超弦理論”,這個統一塲論,在數學理論中,只能存在於十維度空間。這只是純數學的理論。沒有能實證的預測能力。

    信堅個人觀點是,宇宙是一體的,萬物互相關聯。從人類有限的認知,有如井底之蛙,離導出 “宇宙統一論” 還有天壤之別。最接近的理論是信堅園地裡所介紹的 “宇宙全息論”。觀念是正確的,但離實際有用的理論,還差十萬八千里。

    信堅

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