第97篇 耗散结构理论（5）— 耗散结构理论中的时间问题

杨鸿智

第97篇  耗散结构理论（5）— 耗散结构理论中的时间问题
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智

一  普利高津时间与霍金时间
作者：吴国盛  2003-6-22 16:47:57
博客中国(Blogchina.com)      原始出处： 崔思龄主页
普利高津和霍金在当今的读书界，这两个在世科学家的名字正越来越为读者所熟知，也许，在所有在世的外国科学家中他们的知名度是最高的。我一向认为，他们的知名度主要来自他们在“时间”问题上独树一帜。
80年代初，普利高津的耗散结构理论被引进中国，湛垦华等编译的《普利高津与耗散结构理论》（陕西科技1982年版）功不可没。从那以后，他的《从存在到演化》（上海科技1986）、《探索复杂性》（四川教育1986）、《从混沌到有序》（上海译文1987）中译本相继出版。最近，上海科技教育出版社又推出了他的新著《确定性的终结》, 《时间、混沌与新自然法则》。普利高津的著作旁征博引、纵横摆阖，把新的科学思想与西方哲学、西方历史文化交织在一起叙述，颇有开风气之先的大哲风范。他的新科学与东方思想富有亲和性，特别容易为中国学界所接受。普利高津毫不隐讳地宣称，他的工作是在发起一场科学革命，而这场革命的主题就是“时间性的发现”。
霍金作为一个古典科学家，公众本来并不熟悉。1987年，他为了给自己的女儿筹措学费，写了一本科普著作《时间简史》, 《从大爆炸到黑洞》。由于媒体炒作得当，该书一下子成了畅销书，自1988年出版以来至少发行了1000万册，使霍金成了世界性的知名人物。但霍金的确也是一个富有传奇色彩的有炒头的人物。他曾经是英国皇家学会最年轻的会员，他目前担任的剑桥大学卢卡逊数学教席曾经是牛顿的位置，更引人注目的是，他还是一个高度残疾人，除了头脑活动如常之外，只能斜躺在轮椅上动动手指。《时间简史》出版后，中国大陆很快就出现了两个中译本，但销售情况极为惨淡。90年代初，湖南科技出版社购买了版权，并由霍金的中国学生吴忠超翻译，推出了正版《时间简史》。由于湖南科技经营得当，使《时间简史》逐步热销，并以此为龙头带动了“第一推动丛书”。此后，该社又相继出版了《时间简史续编》、《霍金讲演录》。在这些著作中，霍金通俗介绍了他的宇宙模型：一个无中生有的模型，其中，时间有开端。
普利高津和霍金都关涉“时间”这个主题，但他们的“时间哲学”却是截然不同的。从牛顿到爱因斯坦的古典科学都把时间当做坐标，而忽视了时间的“不可逆性”。牛顿力学方程对时间是可反演的。爱因斯坦也说过：“对于我们物理学家来说，过去、现在和未来的区别只不过是一种顽固坚持着的幻觉。”霍金自然禀承这条“路线”。他在他的《时间简史》后面特别加上了伽利略、牛顿和爱因斯坦三人的小传，强烈的暗示自己是伽利略-牛顿-爱因斯坦这个科学传统的正宗传人，也是这条“路线”的代表。霍金的时间依然是坐标时间，“时间的方向性”在他那里并不重要。一度，霍金曾经把宇宙的膨胀作为时间的方向，而把宇宙的收缩当成时间的倒流，后来他的学生发现，即使宇宙收缩，时间也不可能倒流。由于在古典科学那里没有“时间方向性”即“时间之矢”的地位，霍金能够假定时间的倒流，以及“虚时间”---一个对坐标时间进一步“坐标化”的概念。借助虚时间，霍金提出了“无中生有”的宇宙模型。
在我看来，霍金时间完全是“非时间性的”。这也是一切“坐标时间”的命运---只强调时间之坐标性的时间很快就被“空间化”，堕落为空间的一个维度。“时间简史”这个书名富有讽刺性地说明了一切。说时间有“历史”，已经不再把时间当时间看待，因为“时间的时间”是毫无意义的说法。霍金时间是宇宙的某种坐标维度，而宇宙整体上并没有“时间性”、“历史性”和“演化”，它是一个流形（manifold），一个整块的宇宙（Block Universe）。
打碎这个整块的宇宙，是以普利高津为代表的新生代科学的目标。这个新生代科学还没有统一的名称，系统科学、复杂性科学、非线性科学、生态主义科学、后现代科学、时间性科学、整体性科学等等，都曾经被用来作为它的名字。名称的不确定性正反映了它还没有完全成型，正处在激烈的动荡和整合过程中。
新生代科学的思想深处是向人文精神回归的强大趋势。把历史性、不可逆性、内在性、多样性、整体性、不确定性、目的性以及解释学这些人文性的特征，引入自然的描述之中，从而促成科学与人文的和解、人与自然的和解，是新生代科学发展的主旋律。但是，并不是所有的新生代科学家都听到了这个高亢的旋律。半个多世纪来，来自几乎所有学科的科学家们共同推进新科学的发展，但他们中的许多人只是以为自己在创造古典科学的一个新的分支，而没有意识到他们的工作是在寻求古典科学的一个“替代”。我之所以把普利高津列为新生代科学的主要代表，不仅因为他的工作十分出色，更因为他最自觉、最明确地意识到自己工作的深远意义。
在普利高津科学生涯的一开始，“时间的方向性”就是一个刻骨铭心的主题。他自己坦言与他深受法国哲学家柏格森的影响有关。几十年的研究工作，已使“突现时间性”这个哲学理念的涓涓细流，汇成了“探索复杂性”的科学之大江大河，正朝着“从存在到演化”的“新的理性”大海奔流。
普利高津时间代表的是一种“新的自然律”，一种“新的理性”形式。这种新的自然律和理性形式，既是对伽利略-牛顿-爱因斯坦的古典科学的一种替代，也是对“知识就是力量”的培根纲领、数学化的价值普遍主义、工业革命、殖民市场和掠夺自然等人类存在方式的一种替代。迄今为止的科学革命，真正说来只有一次，那就是哥白尼-伽利略-牛顿所完成的那一次革命，爱因斯坦的工作仍然属于这个古典的范式。我认为，新生代科学所指示的将是又一次真正的革命，与前一次一样，革命也许得延续一两个世纪，而新生代究竟处在革命的前夜还是处在革命的高潮时期，“身在此山中”的我们无法知道。
如果说16、17世纪科学革命的真正意义在于大地的太空化（地球成为宇宙飞船），那么新的科学革命所带来的就将是地球的大地化。新的科学范式不只表现在对自然的描述上（由线性到非线性、由还原论到整体论、由简单性到复杂性等），更在于引导人与自然一种新型关系的建立，它将推进由操纵性知识向理解性知识转变，由对自然的控制和征服向维护自然作为母亲和力量源泉的神秘性转变；它将倡导顺应自然的生活态度。我相信，普利高津这位当代最伟大的自然哲学家，以及他的新生代的科学同行们，将会被历史地认定为这场科学革命的先驱，尽管他们像一切先驱者那样总会遭到传统科学共同体的敌视，也无法真正摆脱自己的出身（比如人们总要强调普利高津是一个诺贝尔奖获得者）。


二  “时间之箭”的再发现
徐善谦个人网页
http://gexsq396264.anyp.cn/22/articles/040709081208406.aspx?sv=1
“时间”是物理学中最重要的基本概念之一。关于是否存在“时间箭头”，即时间是否确实具有单向性的问题，自古希腊的苏格拉底以来，一直迷惑着各个历史时期的哲学家和科学家。甚至在一些文学作品中，也出现有关于时间倒流的构想。在牛顿力学、相对论和量子力学中，都否定了时间的方向性。决定论和因果论与这些理论的可逆性是紧密联系的。牛顿力学的基本定律，就是机械决定论的最坚实的科学基础；爱因斯坦建造他十分成功的引力的几何理论，其动机就是出于对因果性的根本地位的坚定信仰。在这些决定性的理论中，时间被降到次要的地位，时间t只是描述运动的一个参量，不具有演化方向的意义。不管时间朝哪个方向走，整个的未来和整个的过去都包含在现在之中；过去、未来和现在都只不过是同一整体的几个不同方面而已。在这些方程中，没有内在的时间箭头，它们对时间反演是完全对称的；无论时间向前进行还是向后倒退，所发生的运动没有质的差异。在这些物理理论中，时间的变化并不影响运动的性质，“正的时间”和“负的时间”没有本质的差异。而且情况比这还更糟，在这些理论中，时间不仅无向，它还必须循环，历史必须按照“庞加莱回归”无限重复。但是，当我们把思考转向真实的世界和现实生活时，就明明白白地得出结论：时间是不对称的。“时光不会倒流”，“机不可失，时不再来”，“少小不努力，老大徒悲伤”……这些经验和体验，都包含着“时间不可逆转”这个平凡而颠扑不破的真理。19世纪诞生的达尔文的进化论，更令人信服地表明时间是有箭头的。生物进化的过程是不可逆的，生物的进化由低级到高级、从简单到复杂，其结构愈来愈精致，功能愈来愈完善，它从最小、最简单的微生物一直进化到结构高度有序的人体。差不多和达尔文的进化论同时，演化的观点也已经进入到物理学之中。在19世纪50年代所完成的热力学理论中，描述系统热运动的方程不具有时间反演的对称性；当以-t去代替t时，方程的形式也就不同了，表明“过去”与“未来”是不等同的。例如，一个系统初始时温度不均匀，处于不平衡状态，随着时间的推移，系统将趋于温度均匀的平衡状态；而反方向的过程却不可能自动出现，已达到温度均匀的平衡状态，不可能自行倒转回去形成冷热悬殊的非平衡状态。这种对称性的破坏，表明时间是和系统的演化紧密联系着的；时间只能向前流逝。于是，具有实质内容的“时间箭头”就进入了物理学理论，“存在物理学”的一统天下被“演化物理学”所打破。
这种演化物理学的最基本的定律，就是1865年由德国物理学家克劳修斯(Clausius，R.E.1822～1888)所提出的“熵增加原理”、“熵”是决定于系统的热力学状态的物理量，用它的变化可以表述自发过程的方向。一个系统经过一个绝热过程由一个态变化到另一个态的时候，它的熵永不减少，这就是熵增加原理。这个原理的最重要的意义是，它显示了“时间箭头”的存在。它体现着能量从集中到耗散，从有效到无效，从高值到低值。我们时时感受到我们周围世界的熵增加：火焰慢慢燃尽，留下一堆灰烬；青草渐渐枯黄，在寒风中破碎飞散；瀑布飞流直下，沿着河川流向大海；山石滚落平川，经水冲刷、风化变成泥浆……而相反的过程却从未自动发生过。从一件件自然事物的变化中，我们体验着时光的流逝。熵增加原理决定了时间的方向性，人们无法阻止熵的增加，因而也无法逆转时间的推移；这样，“历史”也就具有了实质性的意义。克劳修斯还由此预言了宇宙将走向“热寂”的最终结局。
深为进化论思想所吸引的玻耳兹曼(Boltzmann，L.1844～1906)决心要找到熵的力学解释，即找到熵增加原理的微观机制。他使用的方法也与生物进化论的方法相同。因为生物进化中的自然选择是对一个大的生物群体而言的，是一个统计概念；玻耳兹曼也是从分子群体的角度去探讨可逆与不可逆过程的差别。他提出了熵增加原理的统计解释，指出自然界的自发过程是系统从概率较小的有序状态向概率较大的无序状态的过渡，平衡态即具有最大概率的最无序的状态。热力学第二定律（熵增加原理）把时间与有序性和无序性（随机性）这样的概念联系起来，时间的流逝方向就变得显而易见了：任何孤立系统中都有一种不容改变的倾向，使系统的有序度不断降低而无序度不断增加，这就是物理过程不可逆性的实质。
不过，热力学第二定律所确言的演化方向似乎与达尔文生物进化论所言的演化方向正好相反。前者断言自然物质中存在着从有序到无序，终结于最大元序状态的演化趋势；后者指出生命系统中存在着的是一类熵减少的过程。19世纪中叶这两种理论所揭示的“演化悖论”，深深地困扰着科学家们的认识；再加上物理学家们牢固地被牛顿力学决定论思想所束缚，几乎在所有的地方都把单向时间的概念排除在他们的科学之外，坚信自然过程的可逆性是深藏于自然事物的深层原因之中的；因此，他们对玻耳兹曼的理论和观点，展开了猛烈的攻击。玻耳兹曼开始时曾认为他已成功地从动力学角度确定了熵增大的机制，亦即确定了“热力学的时间箭头”；但在强大的反对势力面前，“他放弃了证明有一个客观的时间之矢存在的打算，而引入了另外一种思想，这种思想在某种意义上把熵增大定律约化成一种同义反复。现在他认为时间之矢不过是一种约定，是我们（或许可以说，是所有活着的生物）把它引进到一个在过去与未来之间没有客观差别的世界中来的”。①当时其他一些著名的物理学家，对时间的不可逆性也都持否定态度。爱因斯坦就认为“不可逆的时间”只是人类的幻觉。1917年，当他用广义相对论讨论宇宙模型时，就为了维护宇宙在大尺度上的特征不随时间变化的传统科学观点，而引进了一个称为“宇宵斥力”的宇宙项，得到了一个没有时间方向的、静态的宇宙模型。后来当天体物理学家弗里德曼(Friedmann，A.1888～1925)和勒梅特(LeMaitre，G.1894～1966)对这个静态宇宙模型提出批评后，爱因斯坦承认自己犯了平生最大的一个错误。但当后来勒梅特希望和爱因斯坦讨论更精确的宇宙初始状态的问题时，爱因斯坦却表示对此没有兴趣。著名物理学家玻恩(Born，Max1882～1970)甚至提出“不可逆性是无知进入物理学基本定律的结果”。
但是，也有人坚持着熵增加原理的根本重要性。如英国天体物理学家爱丁顿(Eddington，A.S.1882～1944)就说：“我认为，熵增原则——即热力学第二定律——是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你所钟爱的宇宙理论与麦克斯韦方程不符——那么麦克斯韦方程就算倒楣。如果发现它与观测相矛盾——那一定是观测的人把事情搞糟了。但是如果发现你的理论违背了热力学第二定律，我就敢说你没有指望了，你的理论只有丢尽脸、垮台。”①他同样肯定熵增加原理显示了“时间箭头”的存在；他说“熵是时光之箭”。
20世纪以来物理学以及相关学科的发展，把存在和演化两种科学观点的冲突推进到一个新的转折点，迎来了一个关于时间的本质的新的综合。1986年7月，耗散结构理论的创始人普里戈金(Prigogine，Ilya1917～)以《时间的再发现》为题做了一次演讲；他面对倍感惊奇的听众，对这个题目做出解释说：“实际上对时间这个概念的理解，人们在最近10年或20年中已经有了重大的变化；完全可以说，时间是又一次被发现了。”①他明确指出：“我们已开始破译著名的热力学第二定律所传达出来的深刻的信息。无处不在的、或称为万有的时间箭头，即时间对称性破缺，正是第二定律的核心；正是从这里再度发现时间。”②在普里戈金看来，19世纪提出的热力学第二定律，已经把不可逆的演化和时间之矢的问题提到了显著的地位；而20世纪以来的一系列科学进展，特别是基本粒子不稳定性的发现，现代宇宙学演化观念的发展，以及非平衡成为有序之源的发现，都标志着时间之矢的再发现。所谓“时间的再发现”，即关于时间对称破缺、不可逆性作为自然界的一种建设性因素的发现，这标志着一种新的科学观念的产生。普里戈金写道：“时间不仅贯穿到生物学、地质学和社会科学之中，而且贯穿到传统上一直把它排除在外的两个层次，即微观层次和宇观层次之中。不但生命有历史，而且整个宇宙也有一个历史，这一点具有深远的含义。”③我们具体来看一看现代科学关于时间对称破缺的三个重大发现。
第一个是关于基本粒子不稳定性的发现。“基本粒子”理所当然地被认为是“宇宙之砖”，即构成宇宙万物的最基本的层次；它的“基本性”也包含着永恒不变之意。它们不生不灭，是一种没有历史的“存在”。但近几十年的研究表明，“时间之矢”也深藏于基本粒子的本性之中。大统一理论断言，过去被认为是最稳定的质子，也会发生衰变。理论预测，质子、中子衰变后成为轻子和介子。例如质子在衰变后产生正电子和中性π介子；中子在衰变后产生电子和带正电的π子。还可能有其它不同的衰变方式。质子的衰变是极其缓慢的，其寿命大约为1031～1032年。这个理论预言正在世界各国许多实验室里经受检验，目前已经发现了几个可能是质子衰变的事例。
第二个是关于宇宙学演化观念的发展。早在1929年，美国天文学家哈勃(Hubble，E.P.1889～1953)就发现了星系谱线红移的哈勃定律，表明宇宙不是静态的，而是随着时间在膨胀。1965年，美国贝尔电话公司的彭齐亚斯(Penzias，A.A.1933～)和威耳孙(Wilson，R.W.1936～)发现了弥漫全部天空的3K微波背景辐射。其它还有星系氦丰度为30%以及星系分子中有出乎意料多的氘等重要发现。这些观测结果，都支持了“大爆炸宇宙学”关于宇宙是从一个非常致密、极端的热的原始火球发生爆炸而产生，并一直膨胀开来的学说。这个学说认为在物质密度无穷大、时空曲率也无穷大的这个“奇点”状态之前，是没有时间和空间的。大爆炸的发生，就是宇宙时间的起始。大爆炸发出的辐射随着宇宙的膨胀而冷却下来，这就是彭齐亚斯和威耳孙所发现的3K宇宙背景辐射。



膨胀的宇宙当然是一个演化着的、有历史的宇宙。可以认为自然界所有过程的不可逆性都来自于宇宙的原始爆炸和随后发生的宇宙膨胀。这样就可以把热力学第二定律所论证了的“时间箭头”和宇宙联系起来。膨胀的宇宙本身就是一个永不停息的大钟；或者如爱丁顿爵士所说，时间的指针是由星系的退离自行带动的。
这里又涉及到另一个问题，即无处不在的引力的作用，最终会使膨胀停止下来，并且使所有的物质不可抗拒地回聚在一起，成为一个最终的奇点。果真如此，宇宙就是以大爆炸开始，而以大坍缩终结。那么就会产生这样的疑问：在膨胀过程中，时间箭头是从高度有序的大爆炸奇点，指向某种无序性最大的中间态；然后当宇宙开始向大坍缩——它看上去和大爆炸是同样高度有序的——收缩时，时间箭头便反转过来，即出现时间逆转的现象。这个看法受到了牛津大学数学家、第一个从事奇点研究的彭罗塞(Penrose，R.)的反驳。彭罗塞认为，即使在大坍缩的过程中，熵也是不断增加的，时间箭头依然不变。因为，“大爆炸”和“大坍缩”这两个宇宙奇点的结构是不等价的，即不对称的。虽然它们都是物质无限密集的火球，但原始火球的时空奇点具有一个限制条件，它不适用于黑洞或大坍缩奇点；大爆炸奇点相对于大坍缩奇点来说，有序程度要高得多，熵也低得多。对于大爆炸和大坍缩，时空在奇点附近的几何结构是完全不同的。观测表明，大爆炸奇点是各向同性的、受到高度约束的、具有高序的低熵状态。但是在走向大坍缩的过程中，却会产生像黑洞那样的时空缺陷，在大坍缩中凝聚成质量巨大的杂乱无序的一团，它必然也具有相应的高熵。当然，彭罗塞的这些看法，还只是一种有价值的猜想。他期望创立一种令人满意的量子引力理论，这个理论“必须含有关于时空几何本质的某种根本性的新思想”，它应当同时对时间演化和初始条件做出解释。普里戈金所看重的第三个事实，是关于非平衡系统中一致性和相干性的发现。在已往的物理学中，主要是研究平衡结构。但70年代以来的研究表明，平衡态中的结构是一种静止的“死”结构，非平衡态中的结构才是具有演化潜质的结构。当系统处于远离平衡的状态时，有可能产生自组织现象，自发地产生时空有序结构。这是数以亿计的分子遥相呼应、相互协同合作的结果，这就是所谓的“相干性”。这一发现把人们对不可逆过程和有序、无序问题的认识大大推进一步，认识到不可逆过程在有序的形成中可以起到积极作用。这样，热力学第二定律和达尔文生物进化论这两种演化学说之间的矛盾，也可以得到解决。当代最著名的广义相对论学家和宇宙论学家、英国剑桥大学的霍金(Hawking，S.W.1942～)在1988年出版的《时间简史》（ABriefHistoryofTime）中提出：“时间箭头将过去和将来区别开来，使时间有了方向。至少有三种不同的时间箭头：第一个，是热力学时间箭头，即是在这个时间方向上无序度或熵增加；然后是心理学时间箭头，这就是我们感觉时间流逝的方向，在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来；最后，是宇宙学时间箭头，在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩。”①霍金讨论了为什么三种时间箭头指向同一方向。首先他指出，“总存在着比有序状态更多得多的无序状态的这一事实，是使热力学第二定律存在的原因”。这也就是热力学时间箭头得以存在的根据。由于我们对大脑工作的细节尚知之不多，所以霍金转而讨论计算机的心理学时间箭头。他指出，为了保证记忆器处于正常的状态，就要消耗一定的能量；这部分能量以热的形式耗散了，从而增加了宇宙的无序度的量，这个量大于记忆器本身有序度的增量。因此，计算机记忆过去的时间方向和无序度增加的方向是一致的。“我们对时间方向的主观感觉或心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的。正像一个计算机，我们必须在熵增加的顺序上将事物记住。”②关于宇宙学时间箭头，霍金指出，根据量子引力理论，必须满足无边界条件的要求去讨论宇宙历史的开始。即宇宙开始时在尺度上有限，但是没有边界或边缘。“在这种情形下，时间的开端就会是规则的、光滑的空间-时间的点，并且宇宙在一个非常光滑和有序的状态下开始它的膨胀。它不可能是完全均匀的，否则就违反了量子理论不确定性原理。必然存在密度和粒子速度的小起伏，然而无边界条件意味着，这些起伏又是在与不确定性原理相一致的条件下尽可能的小。”①这样，“宇宙开始时处于一个光滑有序的状态，随时间演化成波浪起伏的无序的状态。这就解释了热力学时间箭头的存在”。②霍金也讨论了如果宇宙膨胀停止并开始收缩后的时间箭头问题。他指出，“无边界条件”意味着在收缩相时无序度继续增加；所以当宇宙开始收缩时或在黑洞中热力学和心理学时间箭头不会反向。他还以“弱人择原理”为基础指出，收缩相的条件不适合于智慧人类的存在。“对于智慧生命的行为来说，一个强的热力学箭头是必需的。为了生存下去，人类必须消耗能量的一种有序形式——食物，并将其转化成能量的一种无序形式——热量，所以智慧生命不能在宇宙的收缩相中存在。这就解释了，为何我们观察到热力学和宇宙学的时间箭头指向一致。并不是宇宙的膨胀导致无序度的增加，而是无边界条件引起无序度的增加，并且只有在膨胀相中才有适合智慧生命的条件。”③
普里戈金根据耗散结构理论的新成就，也深入地探讨了这一问题。他认为，热力学第二定律表述为一个选择原则表明，时间对称破缺意味着存在着一个熵垒，即存在不允许时间反演不变的态。如同相对论中光垒限制了信号的传播速度一样。无限大的熵垒保证了时间方向的单一性，保证了生命与自然的一致性，使认识成为可能。生命系统是耗散的自组织系统，存在内禀生命节律；生物体借助于这种内禀生命节律机制内在地产生时间的方向性的感觉。耗散自组织系统具有历史和分叉，通过某种滞后返回时表现出某种对历史的“记忆”。从认识论角度来看，这正是主体能够认识客体，主观时间能够反映客观时间的物质基础。“耗散结构理论最使人感兴趣的方面之一就是：我们现在能在物理学和化学的基础上发现这个时间方向性的根源。这个发现反过来又以自洽的方式证明我们认为自己所具有的对时间的感觉是合理的。”①虽然在时间之矢的探索中，现在已取得了一些重要进展，但这一问题的最终解决还很遥远。特别是著名哲学家哥德尔在1949年提出的“时间旅行”的观点，直接否定了时间箭头的单向性。哥德尔根据广义相对论得出了旅行回到过去是可能的结论。他发现了一个满足爱因斯坦方程的转动宇宙模型，其中返回到过去的旅行是可以允许的。哥德尔想到这的确包含了一些荒诞的结果，如一个人会在某个地方发现过去某个时候的他自己，并对这个人做某件在自己的记忆中从没发生过的事；甚至会发生“新生儿自谋杀”。如果这是可以实现的，那么这个人就不会活到能干这件事，这当然是个矛盾。所以人们当然可以把它作为爱因斯坦方程的一个没有物理意义的解而加以舍弃。但不久宇宙学家们又从爱因斯坦方程中得到一个被称为“蚯蚓洞”的奇异解。这个“蚯蚓洞”可以把宇宙中相隔很远的不同部分、甚至把分离开的宇宙连接起来。掉进一个适当的蚯蚓洞的人，就可能回到他的“过去”的某个地方。不过按照牛顿力学或爱因斯坦力学，蚯蚓洞不可能支撑很久，所以旅行者可能会在回到过去的旅途中被挤压得粉碎。然而1990年，三个美国理论物理学家莫里斯(Morris，Michael)、托恩(Thorne，Kip)和尤瑟福(Yurtsever，Ulyi)从现代物理学理论的最新成果出发认真研究了蚯蚓洞问题。他们认为，如果考虑了物质的量子性质，蚯蚓洞的坍塌就可以避免，因而逆时运动以及“新生儿自谋杀”等许多怪事依然存在着可能性。这些结论与因果规律当然是不相容的。这一惊人的结论已在物理学界和哲学界引起广泛兴趣和激烈的争论，争论已深入到逆时运动是否一定违反因果律，存在逆时运动时空的稳定性问题以及异常物质的性质等一系列根本问题。这一讨论当然会涉及“时间之矢”的根本性的问题。
时间方向性的有无，可逆与不可逆,循环与单向性?都是难题.关于对"时间本质"认识的混沌性(糊涂性)，正表明了对"时间概念"认识的模糊性.即时间概念的关系，次序，层次，逻辑上的种属关系的错位宇宙万物的变化是上位属概念，时间是宇宙万物运动变化次序度量的下位种概念。一般人,尤其是在人们的潜意识中,都把时间看成是同"空间"一样的"自变量?"，是"原因?",时间是靠自身的变化而变化的?时间有他自己的变化规律，不受宇宙其它事物变化的干扰和影响.其实不然.通常人们的潜意识里都认为"宇宙万物是随时间的变化而变化的?","宇宙或空间的变化是时间t的函数,U(y,z, ...)=f(t)?"....就是由于这些误念,才造成了对"时间"观念认识,描述和使用的混乱.其实,"时间的本质":是"时间随宇宙万物的变化而变化",他是"因变量"是宇宙万物变化的"函数"，t=U(y,z,...),不是原因,是宇宙空间变化的"结果".这点从时间的解释(或定义):"时间是事件发生的顺序"上等许多方面都能感觉到,有许多证据.实际上,宇宙是由空间和事件的发生的次序(时间)组成的,而宇宙是由空间和时间构成的不是宇宙构成的本源."次序"+空间才是宇宙的实体和本来面目."事件发生的次序"是时间的上位概念,时间是个隐函数或隐变量,时间只是一个下位概念,是事件及其发生次序的延续或产物.标准化后的事件发生的次序----时间,到可以作为衡量宇宙变化变迁的尺子,或度量的尺度,但时间不是事物变化的本源,"变化的次序"才是时间的内在本质和本源.知道了时间是随宇宙的变化而变化的内在本质,关于时间的可逆与不可逆,循环与方向性,时间机器等许多难题就迎刃而解了.可逆与不可逆,循环与非循环本身是宇宙自身变化造成的一些多样性的现象,而时间作为这些变化的函数,也必然会有这些表现.所以,对时间多种表现的解释也就容易了。


三  曾国屏（清华大学科学技术与社会研究中心）所写普里戈金传记：
《普里戈金——当代科学中的赫拉克利特》
http://gexsq396264.anyp.cn/22/articles/040709040540515.aspx?sv=1
“时间究竟是什么？没有人问我，我倒清楚，有人问我，我想说明，便茫然不解了。”-----奥古斯丁（Agrelius Augutinus，354－430）
20世纪是以物理学革命开创的世纪，可是对于青少年时代就为“时间的延续就意味着发明，就意味着新形式的创造，就意味着一切新鲜事物的连续不断地产生”而着魔，大学时代进一步被“热力学第二定律把我的注意力全部吸引过去了”的普里戈金来说，还是远不能令人满意的。在普里戈金看来，在近代科学的经典——牛顿力学中，时间作为一个描述运动的参数，是反演对称的，把t换为—t有相同的结果，这意味未来和过去看来没有实质性的区别。但是，近代的热力学如同第二定律指出，一个封闭系统只会自发地走向无规无序。这里的时间具有方向，永远向前飞奔，揭露了一个不断演化之中的世界。生物进化论更告诉人们，生命世界处于不断向上发展之中，时间之矢也不可逆地指向未来，形态越高，变化越快。两类时间，前者给出静止的存在的世界图景，后者传递了动态的演化的世界图景。我们的世界被一分为二，从而文化也被一分为二，分成了无过程无历史无激情的科学文化和有经历有历史有情感的人文文化。两种箭头，前者导致了克劳修斯“热寂说”，描述了退化论自然图景；后者却是一个从低级向高级、由简单到复杂、直至产生出人这样的万物之灵的进化过程，提呈了一幅蓬勃向上、生机昂然的自然图景。
进化论与退化论，孰是孰非？达尔文与克劳修斯，何者正确？生物学和物理学，是否相容？两类时间、两个世界、两种文化，是否可以协调？科学，更一般地说，我们文化，竟然是带着如此深刻的矛盾和难题告别19世纪而步入20世纪的。甚至在20世纪初建立起相对论和量子论的物理学革命中，上述问题基本上没有受到触动，更谈不上得到真正的解决了。在普里戈金看来，这些问题，都联系着对于时间的理解，呼唤着时间的再发现。科学史告诉我们，划时代的科学革命和进展，往往跟时空观念的革命性变化相联系。
牛顿为代表的近代科学革命，奠定了绝对时空观。
在牛顿的时空框架中，时间在任何空间位置都是绝对均匀流逝的，因而整个物质世界存在统一的时间，在一切参照空间都有共同的“同时性”，时间间隔在任何惯性参考系中都是绝对的。其次，正如前面所述，作为参数的牛顿时间具有反演对称性。
20世纪初爱因斯坦提出的相对论时空，又革新了牛顿的时空观，成为人类时空认识史上的又一次重要进展。在相对论的“四维时空连续体”中，两个事件之间的时空间隔也是恒定的，将t换为-t有也具有相同的结果，在此意义上，它仍然秉承了牛顿的可逆时间概念。在此意义上，相对论与牛顿力学，仍然属于同一范畴。因此，普里戈金特别关注了爱因斯坦的如下一段话，也就是顺理成章的了。“就我们这些受人们信任的物理学家而言，过去、现在和将来之间的区别只是一种幻觉，然而，这种区别仍然持续着”。老朋友贝索（M.Besso，1873-1955）去世后，爱因斯坦在深情寄语贝索的妹妹和儿子的信中，写下了这段话。一个月后，爱因斯坦也告别了这个生活的尘世。在普里戈金看来，过去和未来的区别却是具有根本性的。因此，普里戈金一再在不同的场合反复地谈这个问题，并直接以质疑“时间只是一种幻觉”为题撰文发表自己的见解。
不同的时间观念，导致了不同的自然观和科学追求。
爱因斯坦把“机械观”概括为“所有的现象都可以用引力或斥力来解释，而这些力只与距离有关，并且作用于不变的粒子之间。”机械观即是把物体归结为粒子，并以粒子之间的力的作用来解释一切，把一切事件都解释为惯性物质的运动。对爱因斯坦来说，批判机械观就意味着形成统一的场的实在图景。普里戈金也批判了“宇宙是单一的、无限的、不动的……它不产生自身……它是不可毁灭的……它是不可改变的……”的“机械观”。在他看来，批判机械观，就需要在爱因斯坦统一性方向上，“再迈出一步，因为我们的宇宙不仅仅是一个完整的系统，在此我们发展了某种统一性，弱力、强力等等各种力之间的联系；而且，我们的宇宙是一个进化着的系统，在地质水平上，在宇宙作为一个整体的水平上、在人类的水平上、在文化的水平上，我们的宇宙是一个进化着的系统，它是一个进化的结果。”正是通过自己的科学研究和哲学思考，普里戈金走上了肯定并接受马克思恩格斯奠定的“自然界的历史发展的思想”，他还进一步呼唤“我们需要一个更加辩证的自然观”。不同的时间观，联系着不同的自然观和科学追求，也就联系着不同的规律观。上帝不掷骰子。这句名言体现的是爱因斯坦的一个基本信念，也是他与玻尔持续论战30年的一个重要方面。普里戈金注意到，尽管相对论引起的物理学的时空观的变革是如此的重要和新颖，由于它并没有把经典物理学的时空框架彻底推翻，而是承袭了经典物理学时空框架中的决定论思想，是经典物理学的继续。他指出，虽然神通广大无所不知的拉普拉斯精灵由于量子物理的发展已没有立足之地，可是仍然能够想象一个占有宇宙学公式的数学家，他不需要掷骰子，就可以完备地描述自然，人们在四维时空连续体中为所有的“事件”严格定位，这些事件的全体就唯一地构成了物理世界及其演化历史，所有的过去、现在和将来都囊括于其中，每一观测者遵从由微分方程表示的严格规律，以其独有的时间相继地看到事件的全体。
在普里戈金看来，我们进入到认识到“确定性终结”的时代。耗散结构理论开始向我们表明，复杂系统的从存在到生成、从混沌之中涌现有序，是不可逆的充满着不确定性的发展过程。决定论和非决定论在系统的发展中难分难解地联系在一起。这既非是确定性定律所支配的世界，它没有给新奇性留有位置；它也不是由掷骰子的上帝所支配的世界，在这个世界里，一切都是荒诞的、非因果、无法理喻的。由此，“物理学产生了一种新型可理解性，它由不可约的概率表述来表达。当与不稳定性相联系的时候，新的自然法则无论是在微观层次还是在宏观层次都处理事件的概率，但不能把这些事件约化到可推断、可预言的结局。这种对何者可预言、可控制与何者不可预言、不可控制的划界，将有可能满足爱因斯坦对可理解性的探索。” （注：爱因斯坦有一句名言：自然界最大的秘密就在于它的可理解性。）普里戈金的孜孜不倦的对时间的再追问，在哲学的视野中，也就是对于这个世界的“存在”和“生成”关系的追问。
确定性的“存在”世界，是巴门尼德的世界：“存在是不生不灭的；存在是完整的、单一的、不动的、没有终结的。“生生不息的“生成”世界，是赫拉克利特的世界：“这个有秩序的宇宙，对万物对是相同的，它既不是神也不是人所创造的，它过去、现在和将来永远是一团永恒的活火，按一定的尺度燃烧，一定尺度熄灭。”千百年来，关于“存在”和“生成”之争是哲学中的一个基本问题。而近代科学以来，围绕着时空观，围绕对其涵意和特征的深究，从莱布尼茨与克拉克的著名论战，康德对于时空的深刻反思，黑格尔对于时空关系的辩证思辨，马赫对于绝对时空的有力批判，爱因斯坦对于牛顿时空观的革命性变革，哲学家柏格森、怀特海、海德格尔对于时间、存在的深入追问，历史舞台上演出了一幕又一幕的扣人心弦的戏剧。
20世纪下半叶以来，普里戈金对时间的再追问，无疑是这个历史长河中可歌可泣的一页。通过自己的科学探索和哲学反思。普里戈金认为，“时间先于存在”，自然界从根本上讲具有不可逆的演化性。正是这种演化的不可逆性，使得“太阳每天都是新的”，造就了丰富多彩、不断演化的自然界。
《笔者后记》：
普里戈金（Ilya Prigogine，1917-2003.5.28）是我国人民熟悉的比利时科学家和哲学家。1977年，他因为“在非平衡热力学特别是他的耗散结构理论方面的工作”获得了诺贝尔化学奖；1981年，他又由于《新的联盟：人和自然的新对话》（即英文版《从混沌到有序》的法文版前身）而戴上法兰西言语高级理事会的奖章，1984年再被授予法兰西文学艺术骑士荣誉称号。他不仅是一位高产的科学家，还有多本的科学思想和科学哲学著作；他是众多著名国际科学组织的成员，也是国际科学哲学学会的成员、国际科学史学会的荣誉成员。
普里戈金的耗散结构理论及其科学思想和哲学思想，以及他本人，是迎着我国“科学的春天”而来到华夏大地的。1977年底，普里戈金荣获当年诺贝尔化学奖。1978年6月，钱三强率领的中国科学院代表团访问比利时等西欧各国，我国科学界开始与普里戈金及其学派有了直接的接触。1979年，普里戈金应邀来华讲学，并在西安、北京等地作了学术演讲。1986年，他再度来到我国，并接受南京大学和北京师范大学授予他的名誉学衔、成为中国生物物理化学学会的名誉会员。
系统只有“开放和非平衡才有发展”，发展是“通过的涨落的有序”，是一个“充斥着分岔、和选择的不确定过程”……普里戈金的这些科学思想，都早已融合在我们走向并不断地深化“改革开放”的时代潮流之中，融合在开拓新时代的社会文化之中了。

南京陈斌

***** 版主模式 *****

该贴子是管理员从<a href=forums.cgi?forum=23>医学哲学</a>转移过来的！