时间起于变易

　　时间起于变易

　　梁乃崇

　　前中研院物理所研究员

　　暨清华大学物理所教授

　　人们面对变易，必然产生先后秩序的认知，此先后秩序即是时间，故说：「时间是变易的先后秩序」。如果没有变易，也就没有变易的先后秩序，因此没有时间。所以一切静止不动，时间就消失了。

　　摘要

　　时间如洪流的观念与真实不符。一切静止，时间就消失了，故时间是变易的先后秩序。时间有心智成份，不纯然是物。量子力学所用的「波」若定义为时间，则大科学家对量子力学的疑虑就可消除了。中国《易经》的阴阳可以视为时间模型。佛经对时间的了解是最深刻的。

　　一、前言

　　从走卒贩夫到科学家，世界上每一个人都要面对时间。早上太阳升起，白天开始了；黄昏太阳下山，白天又结束了——如此日复一日，周而复始，这就是时间。时间是如此真实而平常。可是如果有人要我们拿出一天的时间来给他看一看，是拿不出来的；不过若是要我们拿一公尺的空间给他看，却是轻而易举的事。由此可知，空间是具象的；而时间不具形象，它是形而上的存在，既真实又抽象。

　　在物理学中，时间、空间、质量、电荷同列为基本量。时间既是基本量，当然是真实的；假如时间是虚幻的，整个物理学也成虚幻之学。虽然如此，时间的抽象特性仍旧困惑着物理学家，使得少数物理学家怀疑时间是人类的幻想。

　　大家都读过「光阴似箭」、「日月如梭」、「岁月如流」的成语，这些描绘时间的成语，透露我们对时间的想法。那么科学家对时间的想法又是如何?据我所知，科学视「时间如洪流」，与上述成语的水准差不多。

　　「时间如洪流」是一个假设，需要实验证明，才能从假设提升为真实；目前无法用实验证明「时间如洪流」的想法，所以它仍只是假设，也就是猜测而已。记得在物理学的发展过程中，曾经有「空间充满以太」的假设，后来由美国物理学家迈克尔逊——摩利证实不需要假设「以太」的存在，所以「以太」的假设就被放弃了。「时间如洪流」的想法还没有实验证明，因此仍然保留在假设阶段，未被放弃。

　　「时间如洪流」的想法是设想有一个时间的洪流通过宇宙，宇宙中万事万物全浸在时间的洪流中（见图一）。这样的想法暗示时间是物——如洪流之物；同时也暗示时间独立于事物之外，事物的时间是因时间洪流的推移而产生。在没有更好的想法下，科学只好采用它。

　　图一

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　　事物一 　事物３

　　————————　时间洪流

　　事物２

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　　二、时间是什么？

　　我试从佛法禅定的角度来探讨时间的本持。禅定是静修的方法，以心念静止为目标。现在问一个问题：假如世界一切事事物物都静止不动，还有时间吗?答案是没有时间，事物静止不动，时间就消失了——原来有变动才有时间，时间是由变动产生的。兹举例说明如下：例一，有三个声音1、2、3，它们发生的先后秩序1、2、3是井然有序的。例二，一个球从高处落到地面，任取三个片段1、2、3（如图二），这三个片段1、2、3发生的先后秩序也是井然有序的，绝不会错乱。例三，在禅定中，观心念生起，过去心、现在心、未来心发生的先后秩序，仍是井然有序的。我们从以上三个例子和其它任何变动例子可以发现：变动的先后秩序是井然有序的，没有一个例外；即使是混乱的变动，其发生的先后秩序仍然是井然有序的，此变动的先后秩序即是时间，故变动产生时间。

　　图二 （图略）

　　一个变动系统若无人观察，是否仍保有变动的先后秩序?换句话说，是否仍有时间?答案是：无人观察，就没有人知道。持平而论，是否有时间，没有人能回答。假如一定要一个明确的答案，我愿意回答：没有时间。因为我认为所谓的先后秩序不在变动系统本身，而在观察者的认知；没有观察者就没有认知，没有认知就没有时间。例如恐龙化石（变动系统）未被人类发掘时，它处于无人观察的状况；直到被发掘出来，才被人观察。可是恐龙的时间不是从被发掘出来才开始，被发掘以前它已经存在了几千万年，因此有人认为在无人观察时仍有时间，但是我不赞成这种说法。因为发掘之初，人们原以为挖到石头，之后发现是巨型动物的化石，再经过古生物学家的反复研究，才认定是恐龙化石，于是几千万年的恐龙时间被建立起来了——以上这一段清楚显现人类的心智如何从无到有创造恐龙时间的过程；在这之前，并没有所谓的几千万年时间，这过去的几千万年时间其实是第一批观察者所赋予的。恐龙化石所保存的只是恐龙化石而已，时间是观察者的心智所产生的认知，恐龙化石本身并没有时间。当人面对变动的世界，必然感知变动的先后秩序，感知是心不是物，引申下来，时间必有心的成份。

　　图三（图略）

　　这里有三张图，请各位按照发生的先后秩序从上排列到下。试验多次的结果，大家都会排成图三的秩序，可见大家有共同的时间先后秩序，没有人会认为瓶子破碎的一张图最先发生。在这三张图上分别注明绘制完成的时间顺序，与图三的顺序不同，而是中间一张最先完成，上面一张第二完成，下面一张最后完成，但却没有人按照完成时间的先后顺序来排列，这透露了什么讯息?表示人选择图画的内容以决定其先后秩序，而无视于完成时间的先后；更显示时间是观察者的认知，不是变动系统本身，所以时间含有「心」的性质更加明确了。

　　变动可以分为事物的变动和内心心念的变动，面对事物变动所产生的时间包含心和物；但是面对内心心念变动所产生的时间应全部属于心，不包含物，因此不受物理世界的限制。佛教的宿命通能知过去、未来，应属此类。

　　在心智的观察之下，任何一个变动系统其时间皆是自有的，不是外加的。大至如银河系，其圆盘状星云转动不息，各星球变动不已，因此自有时间，不需外加。小至如一个氢原子，因其轨道电子会公转、自旋和跃迁，原子核也会自旋，所以其时间也是自有的，不是外加的。

　　三、时间与物理

　　古典物理常用坐标系描述一个系统（如图四），垂直轴代表空间（距离），水平轴代表时间，轴线本身是一度空间。以轴线代表空间是正确的，但是以其代表时间却有问题。因为空间本身没有时间的性质，硬性规定空间代表时间，并不能产生真正的时间。物理学为什么会采用这种有瑕疵的方法呢?根本原因在于接受了「时间如洪流」的观念，把水平轴当作时间洪流、物体浸在时间洪流中。

　　图四（图略。）

　　在十九世纪初，科学家发现许多新的物理现象，古典物理不能解释，我认为原因出在「时间如洪流」的观念与真实时间不合，所以不能解释新发现的物理现象。不过当时的物理学家并不知道问题出在时间观念不正确，因此他们另辟蹊径，经过许多努力，终于发展成量子力学，克服了当时科学界的困难。量子力学作了一个关键性的改变，它认为「粒子」有「波」的性质；「波」也有「粒子」的性质（见图五）。例如电子是「粒子」，也是「波」；光是「波」，也是「粒子」。所有物体都具有「粒子」和「波」的二元性，量子力学就凭此「粒子」和「波」的二元性，解释了当时古典物理所不能解释的物理现象。

　　图五「波」如同水波，应上下振动，以↑↓代表振动。

　　「粒子」与「波」是两个性质截然不同的东西，量子力学为什么规定物体具有「粒子」和「波」二元性呢?这个问题没有人能够回答，只知道这样规定以后，新发现的物理现象就能解释了。因此量子力学被人怀疑是凑出来的理论，并非第一原理（The first principle） 。

　　这样的疑虑使大科学家爱因斯坦至死不肯接受量子力学，他说：「上帝（自然）不会掷骰子」，意即不相信物体有「波」那种变动不定的性质；但是他发现的「光电效应」却是量子力学的支柱之一。另一位大科学家薛丁格也不相信量子力学；但是他却为量子力学写下「波函数」方程式。再来就是大科学家浦郎克也不肯接受量子力学；可是他的「量子假设」是量子力学最重要的基石之一。他们三位都是建立量子力学的功臣，却又不肯接受它，可见这个疑虑是很深的困惑。现在大学物理系的学生修量子力学这门课时，仍然会面对这个困惑，大家只有强迫自己接受，那种知其然不知其所以然的遗憾是始终排解不掉的。

　　量子力学用「波」误打误撞地修正了古典物理中时间观念的谬误而不自知，物理的难题是解决了，但心中并不明白，才留下一片困惑。我愿在此重申「时间如洪流」的观念是错误的，正确的说法应是：时间是变动的先后秩序。「粒子」代表空间的大小和位置，所以具空间的属性；「波」是变动，变动产生先后秩序，依本文给时间的诠释，「波」就是时间。物体具有「粒子」和「波」二元性，意即物体具有空间和时间。有谁会怀疑物体具有空间和时间二元性呢?所以只要明了「波」是时间，一切疑虑都消失了。大科学家之所以不肯接受量子力学，原因出在不知「波」就是时间。上帝（自然）是会掷骰子的，如果上帝（自然）不会掷骰子，世界就没有时间了。大学生修量子力学时，若知道「波」就是时间，量子力学会变得简单易懂。

　　时间观念从「如洪流」修正为「变动的先后秩序」，于是量子力学的物理意义亦有新的发展。例如氢原子模型，电子在轨道上绕着原子核旋转（见图六）。电子的轨道有很多，电子只能居留在轨道上，轨道之外的区域不能居留，这种情况量子力学如何解释呢?在轨道上，电子的「波」均形成「驻波」，「驻波」是驻留不走的「波」。电子的「波」既然局限在轨道上驻留不走，「粒子」也就局限在轨道上驻留不走，因此电子居留在轨道上；轨道之外的区域，电子的「波」不驻留，电子也就不能居留——量子力学如是说。现在可以给予新的解释：「波」成为「驻波」，即表示「波」不变动了，不变动就没有时间，也可以说原子轨道是一个只有空间、没有时间的区域，在这个区域内，时间被抽掉了。用量子力学计算原子轨道时，波函数中之时间项也正好消除了（见附录）。在没有时间的空间里，电子不经成、住、坏、空的变化，故永久不坏，不会消失；在有时间的空间里，电子须经成、住、坏、空的变化，故会消失，所以电子只能居留在原子轨道上。

　　这些原子轨道是没有时间的区域，因此它非常稳定。电子在不同的轨道间跃迁时（见图六），放出光子的频率因此也非常稳定精确。我们从几十亿光年远的星光所得的原子光谱，与现在地球上所得的原子光谱没有差别，足以证明原子轨道几十亿年不变的性质。

　　电子绕着原子核旋转（见图七），依照电磁学原理，当电子作圆周运动时，会产生向心加速度，必会放出电磁皮，电子的能量因此减少，于是愈转接近原子核，必然如图七之虚线轨迹与原子核合在一起，氢原子就消失了。事实上，电子在原子轨道上并没有放出电磁波，也没有与原子核结合，而是稳定地居留在原子轨道上。依照测不准原理，电子不能太靠近原子核，太靠的时，电子的动量会增大，使电子脱开原子核，解释了电子未与原子核接合的原因。至于没有放出电磁波的问题，可以用新的观点解释，电子在原子轨道上既然只有空间而没有时间，当然没有加速度，也就没有所谓必须放出电磁波以免违反电磁池原理的问题了。

　　四、时间与易经

　　中国古代的《易经》是讲变易的经典。「易」是变易的易，不是难易的易。《易经》的基础是「阴阳」，「阴阳」是从观察月亮的盈亏而来，并以「--」代表阴，「—」代表阳，所以《易经》的阴阳相当于量子力学的「波」，「阴」对应「波谷」，「阳」对应「波峰」。就「时间是变动的先后秩序」的观点来看，「阴阳」即「时间」。也可以说《易经》是中国古人处理时间的方法，用于占卜，为人算命，命运就是时间问题。《易经》算人的命运，而量子力学是算物的命运。显然地，《易经》以「阴阳」处理时间问题，远比古典物理以「洪流」处理时间问题要高明得多。有了以上的了解，《易经》也就不神秘了，所有的神秘都是起因于不明了。

　　五、时间与佛经

　　佛法知道世间是一个充满变易的世界：生命有生、老、病、死；器物有成、住、坏、空；心识有生、住、异、灭；六道则轮回不息。《金刚经》云：「过去心不可得，现在心不可得，未来心不可得」，陈述心识在变化中无法停留，故曰：「不可得」；并标举过去、现在、未来，已明白指出时间起于心念的变易。佛法的时间观念与本文所主张「时间是变易的先后秩序」是一致的。事实上，本文的时间观念是从佛法参悟而得，不是源自科学的研究。套用《金刚经》的句型：「时间即非时间，是名时间」 ，意即若「时间」等于「没有时间」，才是「时间」。什么情况合乎此意呢?只有永恒的时间符合。「永恒」表示一切保持原状不改变，也就是没有时间，所以永恒等于「没有时间」,永恒具有「时间即非时间」的性质；换句话说，「是名时间」所指的是永恒。大乘佛法所追求的常、乐、我、净中的「常」，即是永恒。

　　佛经中讲的四相：我相、人相、众生相、寿命相，其中的「寿命相」即是「时间相」。《圆觉经》云：「善男子，云何寿命相?谓诸众生心照清净，觉所了者，一切业智所不自见，犹如命根」，翻成白话是：「各位先生，什么是时间相呢?时间相是众生认知心智的根源，一般浅的心智自己看不见自己的心智根源，如同命根不见命根一样。」故知佛法的时间属于认知心智，浅的心智看不见时间，故不能明了时间。

　　六、结语

　　时间的本质抽象难懂，今天应用禅悟揭开时间奥秘面纱，才了解「时间如洪流」的观念与真实时间有偏差，这种偏差使我们迷惑，以致看不清楚与时间有关的宇宙现象。本文将时间观念修正为「时间是变易的先后秩序」，矫正原先错误的偏差，并帮助量子力学定义「波」即时间。由此出发，可以重新阐述量子力学，促使科学看清真实，而更趋近真理。

　　自古以来东方对形而上的探究远超过西方，尤其佛法以禅定对末那识（形而上的心智）的参究更是深入又广泛。时间与末那识是相关的，所以东方对时间的认识也超过西方。从佛经对时间的了解和《易经》给时间的模型，（阴阳），使我们认为东方对时间的了解超过西方有数千年之久。《请参看下页陈俊霖副教授的「附录」）