相对论没获诺奖,可能与一位哲学家有关……-深度-知识分子

相对论没获诺奖,可能与一位哲学家有关……

2019/11/01
导读
时间到底是什么?

两个当年最聪明的人,在时间问题上采取了完全相反的立场。


(图源:eden-saga.com)


撰文 | 张天蓉


时间是什么?时间是大自然的奥秘,也是物理学家最感复杂、最为困惑的事情之一。


量子力学与经典力学的巨大差异,启发我们许多哲学思考,特别是对哲学中最基本问题:时间和空间的思考。延迟选择实验把时间问题尤其凸显出来。最简单的问题往往有最复杂的答案,时间和空间的问题证明了这点。


在牛顿的经典物理学中,时间和空间都被视为是绝对的,凌驾于一切物理规律之上。空间就像是立于宇宙中的大框架,或者说,可以用互相作匀速运动的惯性坐标系来表示。时间呢,则是一个以不变的速度运行的大钟。物体按照一定的时间规律在3维的空间框架(惯性系)中运动。因此,牛顿力学中的时间独立于空间,在所有的惯性坐标参照系中,时间是以一样的速度流驶的。


之后,爱因斯坦深入思考时间空间的问题,特别是在对“同时性”概念研究的基础上,假设了光速不变定律,建立了狭义相对论。提出了不同于经典的、相对性的时间观念。在狭义相对论中,时间与空间不再互相独立而是互相关联。时间变成了相对的,意思是说,相对于不同的惯性系,时间的流逝速度不一样。


相对论强调“相对”,爱因斯坦认为:在你讨论问题之前,一定要明确你是处在(相对于)哪个参照系。比如,你在静止的A参考系内观察,会发现运动参考系B内的事件具有尺寸收缩,时间延缓等效应。但如果你在B内观察A内的情况时,也一样觉得A中的尺寸收缩了,时间延缓了。因此,时间的概念只对应于特定的参照系才有意义。


时间问题是狭义相对论的核心部分,由此而给予人们一个崭新的科学的时空观。广义相对论则更是将这种时空相对的观念扩大到具有物质和引力的情况。认为:时间因物质的运动而改变,空间因物质的存在而弯曲!时间和空间都是与物质分布紧密相关的客观存在。

物理学家VS哲学家

两个相对论是爱因斯坦对人类文明作出的最杰出贡献,然而,使人迷惑的是,爱因斯坦并未因相对论而获得诺贝尔奖,他被授予1921年诺贝尔物理奖的原因是与量子力学有关的光电效应。通常,人们在评论这点时总将原因归结于“相对论太理论”、“没有充分的实验验证”之类的理由。根据近年来科学史家们研究的结果,其原因可能与一位哲学家有关,是与出生于瑞士的法国哲学家亨利·柏格森(1859年—1941年)有关。


爱因斯坦(左)和柏格森(右)(图源:brainpickings.org)


更为具体地说,爱因斯坦正是在他的革命性的“时间”概念的问题上,与柏格森有关时间的哲学思想产生了冲突。也很可能是因为这个原因,相对论没有获得诺贝尔奖[1]


柏格森并非等闲之辈,他比爱因斯坦早生20年,当年爱氏最开始建立相对论时,不过是个无名之辈,而柏格森已经是颇为著名的哲学家。并且,柏格森思想深邃、文笔优美,对公众具有强烈的吸引力和感染力。正因为如此,他后来获得了1927年度的诺贝尔文学奖。


柏格森哲学研究的专题之一,就是探索时间的本质。早在1889年,柏格森就发表了他有关时间的第一本著作:《时间与自由意志》,那时的爱因斯坦还是个10岁孩童,正在做着他的追光之梦。


这种年龄和背景的巨大差异,使得柏格森一开始并不把爱因斯坦放在眼里。不过,他没想到这个专利局的小职员,居然提出了两个相对论,并且在时间的概念上与他针锋相对,一颗物理明星正在冉冉升起。


爱因斯坦是从物理学的角度研究时间,尽管他的观念新颖而具革命性,但在哲学上仍然属于将“主观”和“客观”截然分开的二元论。那时候的量子力学也只是刚刚开头,还没有如我们今天感受到的如此多的哲学问题从物理中冒出来。所以,爱因斯坦的相对论与柏格森的哲学观念格格不入。


柏格森不是将时间看成是主观之外的抽象概念来关注,而是感兴趣于所谓“生活时间”,即探讨对作为生物的我们人类的主观世界而言,时间意味着什么?柏格森坚持认为,要想认识时间,不能只诉诸科学这一个视角,而必须有哲学视角。因此,柏格森在巴黎时就对相对论提出了质疑,这一点并非秘密,诺贝尔委员会的成员们也都知道。

柏格森认为,时间与人们的生活经验及主观感受有关,如果不提及人类的意识和感知,就无法谈论时间。柏格森认为爱因斯坦用时钟来定义时间是荒谬的,因为如果我们没有主观的时间感觉,我们就不会去建造时钟,更不会使用它们。柏格森不理解,为什么要用“火车到达”之类重要事件的记时描述来确定同时性,柏格森追求的同时性是当事人的基本感觉。


总而言之,柏格森重视的是存在于人类主观意识中的时间概念,而爱因斯坦是从物体的运动状态来定义时间。

1921年4月6日,爱因斯坦应邀参加在巴黎由法国哲学学会组织的一次学术活动,与柏格森不期而遇。两个当年最聪明的人有了观点交锋,在时间问题上采取了完全相反的立场。半年后,爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖,但颁奖理由是光电效应,而不是呼声颇高的相对论!这个结果是否真与那场辩论有关呢?需要留给后人去做进一步的研究和考证了。


爱因斯坦少年气盛,辩论中难免口出狂言,比如他说:“哲学家所说的时间根本不存在。”之类的断言,一定将当时已经60来岁的哲学大牛柏格森气得吹胡子瞪眼。为了更好地反击爱因斯坦,宣扬自己的时间观,柏格森接着出版了一本书《绵延性和时间性》,他在书中说:“钟的指针的运动对应着钟摆的摆动,但我们并没有像人们以为的那样测量了时间之绵延,而只是测量了同时性,那是另一种东西。要想理解时间,就要把钟表以外的一些新颖的、重要的东西纳入。”这儿他指的新颖而重要的东西便是人类感觉一类的主观因素。


事实上,两个人当时都得到了不少领先的物理学家,哲学家,思想家的支持。然而,随着时间流逝,科技发展,时代变迁,爱因斯坦的时间观占据了主导地位,柏格森的主观观点开始逐渐被人们淡化。似乎是象征着“理性”战胜了“直觉”,客观实在性打败了主观性。


然而,正当爱因斯坦认为他已经解决了时间的问题时,随之而来的是量子理论的发现,以及不确定性原理等等。量子物理与经典物理之迥然不同,使我们重新思考对时间的理解。柏格森当年所坚持的主观时间概念,是否也有一定的正确性?是否有可能解决量子论中引发的若干困惑?对这些问题,也许我们还需要继续等待,时间本身会证明这一点。


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参考资料

[1] Jimena Canales, The Physicist and the Philosopher: Einstein, Bergson, and the Debate that Changed Our Understanding of Time. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2015, 488pp.

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