時間的軌跡：現代都市中的巨石陣 - 泛科學

以太座標本身固然產生了不少問題，例如那個座標到底為何？然而，更為重要的是，物理學家發現，不管對於任何速度的觀察者而言，光速都是恆定的，不是 ... 0 2 1 文字 分享 友善列印 繁| 简 0 2 1 專欄 活得科學 科技能源 時間的軌跡：現代都市中的巨石陣 WriteScience ・2013/09/29 ・3044字 ・閱讀時間約6分鐘 ・SR值478 ・五年級 ＋追蹤 相關標籤： 時間(37) 曆法(4) 曼哈頓巨石陣(2) 科技(50) 熱門標籤： 量子力學(47) CT值(8) 後遺症(3) 快篩(7) 時間(37) 宇宙(82) 作者：ShaneL.Larson 翻譯：AnkhHuang黃于薇，現為兼職譯者（[email protected]） 有天早上，我女兒正在考慮要穿什麼衣服出門，她問我說：「今天外面會冷嗎？」下一秒她就馬上轉念說：「算了，當我沒問。

」接著拿出iPhone查起目前的天氣狀況。

這讓我想起了歷歷在目的童年回憶，我也曾經問過我媽同樣的問題，而她的回答是：「去外面看看！」她在門廊上放了一塊石頭，如果石頭是濕的就是在下雨，如果是白的就是在下雪，如果看不清楚，那就是起霧了，以此類推。

我無意揚棄現代科技，因為科技能夠達成的事情簡直不可思議，但這讓我想到，現代社會背後的真相，就是你完全有可能盯著數位科技的電子介面度過每一天的生活，根本不必看向窗外。

我的行程計劃都是透過日曆應用程式管理，使用手機就能存取。

這就是時代的進步啊，唉。

當然，以前並不是這樣的。

我們的祖先必須時時注意自然世界的變化，因為這攸關他們的生死存亡。

但是現在，就算不是草莓的產季，你也不用擔心，因為你家附近的商店會為你提供大老遠運來的新鮮草莓；現代經濟體系的齒輪不斷轉動，可以滿足你突然心血來潮想要的任何東西。

可是在千百年前，人類必須在適當的時間栽種農作物，才能得到雨水灌溉，還要在秋天結霜前及時收割，以免過冬所需的食物遭到摧殘。

在還沒有石英錶、還沒有格林威治標準時間、也還沒有Google日曆的時候，人類還是得要知道現在是一年中的什麼時節。

所以在世界上出現清楚界定的時間概念和日曆之前，從前的人類怎麼辦呢？答案是靠觀察天空來判斷！蒼穹之中自有一套規律，天體的運動就像時鐘一樣，數算著分秒日月、萬古千秋，而且和最精巧的人造時鐘一樣規律精準。

天體運動的成因有好幾個，包括地球繞著太陽做軌道運動、地球以地軸為中心自轉，還有因為地球的北極並非位於與軌道面垂直的位置。

從這三點延伸得到的觀測結果，就是太陽在天空中的位置會在一年當中不斷改變。

太陽每天會從地平線上不同的位置昇起落下，在天空中移動的軌跡也都不一樣。

一年之中，在春分和秋分這兩天，太陽會從正東方昇起、於正西方落下；而在夏至和冬至時，太陽在地平線上東昇西落的位置會分別最偏向北方和南方。

由於太陽在地平線上昇起落下的位置不斷變換，這種現象就可以做為一種曆法使用。

最有名的例子，就是美國西南部原住民霍皮族(Hopi)所使用的Shungopavi地平線日曆，如下圖所示。

日出點會在地平線上逐漸朝向南北移動，因此可以利用某些地標來標記日出點的推移，藉此判斷栽種作物、收成以及舉行文化儀式的時間。

你大概沒有使用地平線日曆的必要，不過觀察自家周圍日出的位置來製作一份倒是很有意思，像我就為自己在猶他州天堂市(Paradise,Utah)的住家做了一份地平線日曆，同樣可參見下圖。

地平線日曆的範例。

霍皮族的Shungopavi地平線日曆(上)和我自己的猶他州天堂市版地平線日曆(下)。

世界上還有許多古代遺址的岩石和建築物，是依據星辰和太陽的起落和位置所精心排列，像是青蔥蒼翠的索爾茲伯里平原(SalisburyPlain)上矗立的巨石陣、安納沙茲人(Anasazi)建於查科峽谷(ChacoCanyon)的卡薩林克納達神廟(CasaRinconada)，還有懷俄明州大角山脈(BighornRange)山頂的大醫藥輪(GreatMedicineWheel)。

除了上述這些以外，還有更多類似的遺址，都證明了老祖宗對於天空的奧秘知之甚詳。

依照天文現象排列的古代遺址：(左)巨石陣、(中)卡薩林克納達神廟、(右)大角山脈的醫藥輪。

有時候，現代都市的地標排列也會與時鐘般規律的天體運行呈現巧妙的呼應，或許是有意設計的，但多半都是出於偶然。

看看曼哈頓島(IslandofManhattan)就知道了，這座島位於哈德遜河(HudsonRiver)的河口，對角線往南北方向偏斜；最早有人在此定居時，街道都是隨意開闢的，像大部分的古老城市一樣雜亂無章地發展。

這些曲折小路看起來大同小異、難以辨別，讓整個城區儼然成為不斷擴大的迷宮，最後終於根據1811年委員會計劃(Commissioners’Planof1811)將整座城市的發展方針制定為棋盤式的街道。

當時對於棋盤式街道的規劃，是依照和島嶼海岸平行的方向，開闢出略偏南北方向的一條條大道；因此，和這些幹道交叉的橫向街道都略為偏往東西向，與正東西方向的偏斜角度大約為25到30度，結果正巧讓所有的橫向街道幾乎正對著夏至時日出日落的方向！這個現象在大約十年前由奈爾·德葛拉司·泰森(NeildeGrasseTyson)提出而廣為人知，他將這個現象稱為「曼哈頓巨石陣」(Manhattanhenge)。

  曼哈頓(左)和芝加哥(右)的棋盤式街道。

街道的幾何排列方式決定了你有沒有機會看到角度剛好的日出或日落，讓你一睹城市中的巨石陣。

不過若想欣賞與天文現象排列一致的現代建築景觀，也不是非得大老遠跑到曼哈頓去，很多城鎮都市的街道都是以棋盤式排列。

如果是以東西向和南北向規劃鋪設的街道系統，在每年三月和九月的春分與秋分，都有機會目睹這種魔幻奇景。

芝加哥市就是一例，當地的街道(大致上)是呈現矩形的棋盤狀排列，與羅盤方位一致，所以在三月的春分和九月的秋分時，就可以拍攝到「芝加哥巨石陣」的景象！ 芝加哥巨石陣的例子[圖片來源：KenIlio’sUncommonPhotographers]。

無論你身在何處，都有機會將你居住的城市化為現代巨石陣，拍下太陽不斷變換推移的運動軌跡，就算是像加拿大安大略省VankleekHill這樣的小城鎮也不例外。

這個小鎮大約位於渥太華(Ottawa)和蒙特婁(Montreal)的中間，人口只有2000人左右。

這裡的棋盤式街道往羅盤方位偏斜，大致上平行於從安大略湖(LakeOntario)流入聖羅倫斯灣(GulfofSaintLawrence)的河流。

這樣的角度，就可以在夏至和冬至時正對著太陽了，像這張由GabrielLandriault所拍攝的照片一樣。

(左)安大略省VankleekHill的棋盤式街道，與東西方向約有20度的偏斜。

(右)夏至時在VankleekHill街道上所見的光景[攝影：GabrielLandriault]。

這張VankleekHill的照片也顯示出值得注意的一點：VankleekHill的街道只與正東西方向偏斜20度左右，而夏至時的太陽會更為偏向北方，所以此時並不是完全正對著街道的。

但是在一年之中，總會有一天是完全對準的！這可以從我們的地平線日曆中推敲得知，因為太陽從地平線昇起落下、不斷移動，在夏至和冬至、春分和秋分時，可以預料太陽在地平線上昇起落下的固定位置，但若經過仔細的規劃、觀測還有模擬(可以使用Stellarium一類的天文館模擬器)，你就會發現自己居住的城市街道在什麼時候會正對著日出和日落的方向。

透過AdlerPlanetarium產生春分時的模擬情形，使用的是StarryNight桌面天文台軟體。

事實上，即使我不去注意太陽每天的移動、不仰賴這樣的資訊來經營農耕生活，也並非什麼關乎生死存亡的大問題。

我有日曆、農民曆(Farmer’sAlmanac)還有Google能夠告訴我什麼時候適合開始種碗豆，研究天文現象可以當作一種興趣，因為懂得這些知識很酷，而且可以讓我拍到不少漂亮的照片，不僅能讓朋友們嘆為觀止，還可以用來把妹呢。

如果春分或秋分就快要到了，趕快看準時間走出戶外，到離你最近的東西向街道上，拿出手機拍下正對著日出或日落的獨特景象。

還有，記得上傳到臉書跟朋友們分享，提醒大家最近時序變化，家中有院子的該來播種或是整理了，準備迎接即將到來的季節！ 資料來源:Humanhenge—MarkingTimeintheModernWorld 發表意見 文章難易度 剛好 太難 所有討論 0 登入與大家一起討論 WriteScience 17篇文章 ・ 0位粉絲 ＋追蹤 Acollaborativeprojecttopracticethecraftofcommunicatingscientificideas. TRENDING 熱門討論 即時 熱門 人人都是拷貝貓──暴力影片造就模倣犯？ 1 2天前 邏輯是絕對的，但情緒是彈性的：淺談物理學家狄拉克與情緒的故事——《情緒的三把鑰匙》 1 2天前 你能得到搞笑諾貝爾獎嗎？ 26 3天前 為什麼恐龍可以長得這～麼大，這合理嗎？牠們的食量又會有多驚人？──《誰讓恐龍有了羽毛？》 1 3天前 鑑識故事系列：被植入的性侵記憶 5 2022/09/18 宇宙到底從哪來？從量子力學和相對論來看「宇宙起源」，解釋完全不一樣！——《宇宙大哉問》 2 6天前 【2022年搞笑諾貝爾藝術史獎】浣腸也搞儀式感！藥理學家的馬雅考古 2 2022/09/27 熱帶雨林如何自食其力？——《熱帶雨林：多樣、美麗而稀少的熱帶生命》 2 2022/09/19 RELATED 相關文章 時間是甚麼？國內物理學家與哲學家怎麼看？ 想變年輕？就靠時空旅行！——《高手相對論》 窺探時間的萬花筒──談談《解剖時間》這本真正的「時間簡史」 地球自轉速度比預期的快，史無前例的「負閏秒」會出現嗎？ 常言道「時間就是金錢」：但這句話到底是誰發明的？——《為工作而活》 4 11 8 文字 分享 友善列印 4 11 8 時間是甚麼？國內物理學家與哲學家怎麼看？ 臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 ・2022/05/24 ・5139字 ・閱讀時間約10分鐘 ＋追蹤 相關標籤： 哲學(384) 廣義相對論(23) 意識的真象與假象(1) 時間(37) 時間與時間意識(1) 狹義相對論(8) 相對論(54) 種種意識講場(1) 臺灣邏輯(1) 觀察者(2) 論壇(3) 熱門標籤： 量子力學(47) CT值(8) 後遺症(3) 快篩(7) 時間(37) 宇宙(82) 國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!! 撰文｜陳貴正（中央研究院歐美研究所博士後研究員）校對｜陳樂知（臺灣大學哲學系助理教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會秘書長） 臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會（LMPSTTaiwan）為促進學科之間的交流，以及學界與公眾之間的交流，籌劃《種種意識講場》的系列論壇。

合辦者包括政治大學現象學研究中心、清華大學實作哲學中心、臺灣大學哲學系、臺灣跨校意識社群、PHEDO台灣高中哲學教育推廣學會、沃草公民學院，贊助者則為順弈有限公司。

繼前次的〈意識的真象與假象〉論壇之後，第二次論壇則以〈時間與時間意識〉為題，於2022年4月16日在郵政博物館視聽室舉行。

鄭會穎教授（政治大學哲學系助理教授、現象學研究中心主任）再次擔任活動主持人，受邀講者則包括余海禮博士（中央研究院物理研究所研究員）、高涌泉教授（臺灣大學物理系教授）、周先捷教授（臺灣大學哲學系助理教授）與潘怡帆教授（東海大學哲學系助理教授）。

〈時間與時間意識〉論壇於2022年4月16日舉行。

圖／LMPSTTaiwan 經驗中的時間與物理中的時間 在不同的視角之下，時間似乎會有不同的樣貌。

在開場的引言之中，鄭會穎教授（政治大學哲學系助理教授、現象學研究中心主任）談到了兩種對時間的視角：日常經驗的視角與物理學的視角。

在日常生活之中，我們似乎能感受到時間正在不斷流動，也能感受到時間由過去趨向未來的變化。

然而，這些在日常生活中感受到的時間現象，是否真的符合當代物理學理論，特別是愛因斯坦的相對論？ 如果答案是否定的，那日常經驗與物理學便產生了互相衝突的時間觀念。

這種潛在的衝突，不但是哲學家研究時間的一大難題，也將是本次論壇的主題。

在鄭教授介紹了主題之後，潘怡帆教授（東海大學哲學系助理教授）便為討論提供了歷史面向。

在時間理論的歷史中，有一場重要的會議：1922年4月6日的巴黎會議。

在這場會議之中，法國知名哲學家柏格森（HenriBergson，1859—1941）與愛因斯坦進行了對話。

柏格森主張，愛因斯坦的理論雖然帶來了時間測量方法的洞見，卻未能真正告訴我們：時間究竟是什麼？ 潘教授解釋了柏格森採取這種立場的原因：「時間就是人，有人才有時間」。

某種時間現象的意義為何，取決於人在那樣的時間現象中以什麼方式行動。

因此，如果科學理論不再從行動者的角度來探究時間，而企圖將時間理解為某種可測量的物理量，那麼那種科學理論就忽略了時間的根本面向。

柏格森對於愛因斯坦理論的疑慮，再次表明了生活中的時間經驗與物理中的時間理論之間，可能存在衝突。

潘怡帆教授（東海大學哲學系助理教授）為討論提供了歷史面向。

圖／LMPSTTaiwan 狹義相對論與時間 在潘教授闡釋了柏格森的觀點之後，高涌泉教授（臺灣大學物理系教授）把話題一轉，轉向巴黎會議中的另一主角——愛因斯坦。

高教授介紹了物理學從馬克斯威爾（JamesClerkMaxwell，1831—1879）的理論到狹義相對論的發展，藉此分析狹義相對論框架下的時間觀。

在馬克斯威爾的理論中，任何物體存在於什麼時間、處在空間中的什麼位置，都必須由一個絕對的座標系所來衡量，也就是以太座標。

那麼，要決定任一物體運動的速度，就必須考量該物體與以太座標原點之間的速度差異。

就此而言，任一物體的速度對於一個觀察者而言，都是相對速度：假若任一物體的客觀速度，都是一個相對於以太座標原點的數值，那麼，對於一個觀察者來說，一個物體的速度，自然是取決於觀察者本身的客觀速度與被觀察的物體的客觀速度之間，兩者之間的相對差異。

以太座標本身固然產生了不少問題，例如那個座標到底為何？然而，更為重要的是，物理學家發現，不管對於任何速度的觀察者而言，光速都是恆定的，不是一種相對於觀念者自身速度的相對速度。

面對這個難題，愛因斯坦提出了他的解決方法，即放棄以太座標作為絕對座標，轉向相對論的時間觀。

高教授透過「位移除以時間」的速度定義，以簡明易懂的方式說明這種轉向背後的思路：「如果有某種速度是絕對的，那麼既然位移是相對的，那麼只有讓時間是相對的」。

高涌泉教授（臺灣大學物理系教授）介紹了物理學從馬克斯威爾的理論到狹義相對論的發展。

圖／LMPSTTaiwan 一旦時間被視為相對的現象，兩件事情發生時間的同異就沒有了絕對的標準。

如果兩個觀察者以不同的速度移動，時間相對於這兩個觀察者的流動速度就不相同。

舉例來說，即便兩個人在校對時間之後，考慮「一年後」這一特定時間點，只要這兩人接下來的移動速度不同，「一年後」這時間點相對於兩人的來臨時刻就不相同。

高教授指出了這對物理學時間觀的意涵：「時間再也沒有絕對性」，反而是「每個人都有他自己的時間」。

因此，物理學從馬克斯威爾理論到狹義相對論的發展，也標誌了物理學時間觀的重大轉變。

最後，高教授為討論留下了空間：各種有關時間的哲學理論能否成功，取決於它們能否為上述物理現象提供合理的解釋。

廣義相對論與時間 高教授對狹義相對論進行了分析，余海禮博士（中央研究院物理研究所研究員）則著眼於廣義相對論的理論意義。

余博士指出，狹義相對論並非完整的理論，因為完整的理論必須是一種動力（dynamical）理論──它必須說明在特定的起始條件（initialdata）之下，物理系統的狀態將會如何作用和改變。

舉例來說，牛頓力學的原則即捕捉了物理系統的狀態改變。

一旦某物體最初所處的位置與狀態確定下來，牛頓力學的原則就可以預測同一物體在之後任一時刻所在的位置。

若要說明狹義相對論的限制，就必須進一步討論它與廣義相對論之間的關係。

余海禮博士（中央研究院物理研究所研究員）著眼於廣義相對論的理論意義。

圖／LMPSTTaiwan 按照余博士的觀點，廣義相對論的任務是「描述各種可能時空的動力變化。

給你任何一種起始條件，你都可以研究一下它的動力變化長得怎麼樣。

」相較之下，狹義相對論的任務僅為提供均速座標之間的變換；而且，它僅適用於特定種類的時空，也就是所謂的「閔考斯基空間」（Minkowskispace）。

余博士認為，這種空間「在廣義相對論的角度來看，沒有任何的特殊性、沒有任何的地位，或者沒有任何的基本性、本質性」。

以演講現場存在着一張椅子的空間為例，余博士指出這已經不是閔可夫斯基空間。

即便拋開這些較為特異的例子，僅僅關注我們實際所處的宇宙，當今主流的宇宙學模型也非基於閔考斯基空間的模型。

縱然如此，時間的流動速度受運動狀態影響的現象依舊存在。

這說明了探討時間的根本（fundamental）特性，並為時間提供一個完整（complete）和根本（fundamental）的解釋的時候，我們不應受限於狹義相對論跟作為特例的閔考斯基空間，而應該採取廣義相對論的框架。

對於時間問題，廣義相對論提供了怎麼樣的洞見？余博士首先分析了邏輯學家哥德爾（KurtGödel，1906-1978）的觀點。

哥德爾的論證指出：在某些廣義相對論的解之下，物體即便不以超越光速的方式運動，也能夠回到過去。

如果回到過去在邏輯上是可能的，則時間應該不存在。

另一方面，哥德爾也不樂於接受狹義相對論中同時性由運動狀態決定的結果。

隨著時間流動，許多原本不存在的事物將轉為存在；但事物存在與否，理應是完全客觀的事。

既然時間的次序對應於存在的次序，時序也就該是一件完全客觀的事。

哥德爾的論證指出：在某些廣義相對論的解之下，物體即便不以超越光速的方式運動，也能夠回到過去。

圖／Wikipedia 在這樣的脈絡下，余博士問道：在廣義相對論中，有沒有任何物理量能夠被視為普世時間，其中不存在不同觀察者之間的差異？余博士提出了一個答案：「宇宙透過自己的體積（volume）的膨脹而產生的時間」，也就是說，「空間大小的變化，蘊含着時間的資訊」。

時間作為空間的變化，是作為一個因果序列而存在；所有與時間相關的資訊，都被包含在這個因果序列之中。

而這個時間作為因果序列的看法，亦正好與德國哲學家康德的觀點相形。

余博士提出他的一個核心觀點：嚴格來說，時間比空間更為基本，因為空間透過時間才得以生成。

作為排序的時間 就物理學的視角來看，時間或者相對於觀察者、或者可由更根本的事物解釋。

這是否代表時間說到底是種幻象？緊接發言的周先捷教授（臺灣大學哲學系助理教授）指出：要回答這個問題，首先必須考量在不同的時間觀念底下，時間究竟有哪些不同的特性；而時間是否幻象，則取決於我們在討論哪種時間觀念，以及那種時間觀念所定義下的時間特性是否存在。

周先捷教授（臺灣大學哲學系助理教授）指出：考量在不同的時間觀念底下，時間究竟有哪些不同的特性；而時間是否幻象，則取決於我們在討論哪種時間觀念，以及那種時間觀念所定義下的時間特性是否存在。

圖／LMPSTTaiwan 我們可以先問：日常生活的時間觀有哪些要素？這個問題可以透過分析日常生活中對於時間的經驗來回答。

首先，在日常經驗中，「現在」這個時刻具有任何其他時刻都不具有的特殊地位。

其次，這個特殊時刻不對應任何固定的事件；當發生在這個時刻裡的事件被另一事件取代，後者就成了發生在「現在」的事件。

周教授以「動態的時間觀」稱呼具備這兩個要素的時間觀。

以動態的時間觀為基礎，可以有多種的時間理論。

其中一種理論是「現在論」（presentism）。

就現在論者看來，為了闡明「現在」這個時刻的特殊之處，我們應當宣稱只有這個特殊時刻裡的事物才存在。

過去的事物、未來的事物都不在「現在」這個時刻裡，因此都不存在。

「移動聚光燈論」（themovingspotlighttheory）的倡議者則認為，「現在」的特殊之處應該用其他方式來說明，存在的事物不會因為沒被看到就消失。

用聚光燈的比喻來說，被照到與沒被照到的事物間只有看不看得到的差異，沒有存在與否的差異。

因此，當討論時間的時候，「現在」這個時刻裡的事物就有如聚光燈所照射的事物，因被照到而顯得特殊。

相較之下，過去的事物、未來的事物則沒有聚光燈照射，但它們就如現在的事物般真實存在。

不管這些動態的時間觀如何發展，都面臨一個棘手的問題：它們有可能不容於物理學，因為它們強調了「現在」這一時刻的特殊之處。

若要發展合乎物理學的時間理論，那我們可以回到一開始的問題：有沒有其他時間觀念，其定義下的「時間」可以作為討論的出發點？一種作法是採取余博士所提及的、以空間與因果關係為基礎的時間觀。

然而，周教授考慮了一種更為簡單的時間觀，是任何立場的論者都不應該反對的：時間「就是一個時間線」，或者說「就是一個排序」。

換句話說，一旦宇宙所處的各種狀態給定之後，任何排列這些狀態先後順序的方式，就是一種時間。

這樣的時間觀雖然簡單，卻清楚指明了為何時間不能單純只是一種幻象。

要建立任何科學理論，科學家都必須訴諸實驗所提供的證據。

然而，任何實驗都有進行的順序。

如果沒有按照特定順序執行的實驗，也就沒有被證據檢驗的科學理論。

周教授在此強調：否定了排序的可能，就是否定了實驗的可能。

在「時間作為排序」的時間觀下，這也就是說：沒有時間，就沒有實驗。

那麼，時間就不能單純只是一種幻象。

任何人提出時間僅是幻象的理論，就等於是宣稱自己的理論不可能得到實驗上的支持。

在討論時間議題時，周教授的說法指明了一種有效的討論方式：唯有透過釐清所使用的時間觀，我們才有可能真正回答「時間真實與否」的問題。

那麼，除了上述那種最簡單的排序觀，是任何討論時間的論者都不應該反對的，時間有沒有可能有更多特質？換句話說，有沒有一些其他更精深的時間觀念可能為真？周教授為這問題留下了空間，也為本次論壇提供了可供反思的結尾。

〈時間與時間意識〉論壇於2022年4月16日假郵政博物館視聽室舉行。

影／Youtube 發表意見 所有討論 4 登入與大家一起討論 #1 狐禪 2022/05/25 回覆 要知道時間的數值，必需靠量測。

但在一個耗散的系統中，量測系統也必會耗散，那怎麼會有穩定的測量值呢？這是幾乎所有人都沒考慮到的。

#2 stillone 2022/05/30 回覆 請問有之前「意識的真象與假象」的相關文章嗎？ #3 linkuoli1 2022/05/30 回覆 時間是空間中一種有序的（類似磁迴路）迴路造成的效果，沒有了時間，亦及絮亂的空間，每一微顫態人類可能就會被撕裂，空間則是由無數個絮亂（類似磁迴路）所堆積而成的，若有序的時間與絮亂的空間，產生《游離狀態》，就會有時間顫態，亦及會產生時間快慢，常發生於加護病房的人類，最能體驗，時間變的好慢。

#4 鄭國威Portnoy 2022/06/07 回覆 #2 在這裡https://pansci.asia/archives/344812 臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 2篇文章 ・ 11位粉絲 ＋追蹤 臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會（TheTaiwanAssociationforLogic,MethodologyandPhilosophyofScienceandTechnology，LMPSTTaiwan）為國內非營利法人團體，主要幹部均為國內教授或研究員。

本會以促進科學型的哲學研究為宗旨，工作包括國內專業學術工作、跨領域學科交流及哲學普及推廣。

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科幻作品經常使用這種素材，比如電影《星際效應》（Interstellar）裡，太空人去黑洞附近執行任務，回來的時候還挺年輕的，可是自己的女兒卻已經很老了。

正所謂「山中方七日，世上已千年」。

我想提醒你的是，這裡說的時間變慢只是不同座標系對比的結果。

對於參加星際旅行的你來說，你實實在在活過的時間還是正常的壽命。

在相對性原理之下，你根本感覺不到自己多出來什麼時間，如果你在地面上一輩子能讀一萬本書，在太空船上過這一輩子也只能讀一萬本書；你在山中過的這七天，也是一日三餐，共吃二十一頓飯。

在相對性原理之下，你根本感覺不到自己多出來什麼時間。

圖／envatoelements 但是你的確比地面上的人老得慢。

說到這裡，有個著名的問題，叫「孿生子弔詭」。

假設你有一個雙胞胎妹妹，在你們二十歲這一年，你乘坐接近光速的太空船前往遠方執行任務，你的妹妹留在地球上。

在你妹妹眼中看來，你這一走就是五十年，你回來的時候她已經七十歲了。

可是因為相對論效應，你在太空船座標系下體會到的這段旅程只有三十年，你回來的時候才五十歲。

你離開的時候，兩人一樣大，回來的時候妹妹比你老了二十年。

這個事實是沒問題，但人們會有一個疑問。

相對於你的妹妹，你在太空船上是高速運動，所以會有時間變慢的效應，所以你比你妹妹年輕。

可是反過來說，相對於你，你妹妹在地球上難道不也是在高速運動嗎？為什麼不是她比你年輕呢？ 這個問題的答案是你和你妹妹所在的座標系並不是等價的。

你妹妹一直待在地球上，可以近似為一個等速直線運動的座標系。

而你離開地球必須首先加速到接近光速，到達目的地要減速、掉頭、再加速，回到地球還要再減速，你經歷的並不是等速直線運動。

你在加減速的過程中得使用力量，你會有「貼背感」，而你的妹妹沒有。

相對於從地球出發又折返的星際旅行，一直待在地球上比較像是等速直線運動。

圖／envatoelements 考慮到這些，精確計算你在每個階段相對於你妹妹是什麼年齡就比較麻煩了，這裡先不講，在本書番外篇會專門進行一點技術性的討論。

確定的是，這個效應是真實的，你真的比你妹妹年輕了二十歲。

孿生子的效應已經有實驗證實。

驗證這個效應不需要真的進行星際旅行，你只需要一種精度非常高的原子鐘。

先將兩個原子鐘對時，然後將一個放在地面不動，把另一個帶上一般的民航機的國際航班飛一圈。

飛回來後，再把這兩個原子鐘放在一起，就會發現它們的時間有一個極其微小的差異——這個差異是實實在在地存在的。

參加了飛行的那個原子鐘，現在確實比留在地面的那個「年輕」一點。

如此說來，那些經常在天上飛的飛行員和空服員都比一般同齡人要年輕一點！但是他們參與飛行的速度不夠快，一輩子也差不了一秒。

而如果你能把自己的速度提高到接近光速，那麼你的一天是地面上人的一年，甚至一千年，在理論上都是可能的。

你就等於穿越到了未來。

一輩子也比別人年輕不了一秒的飛行員們（？）圖／envatoelements 時空是相對的 與時間膨脹相對應的一個效應是「長度收縮」。

還是以太空人為例。

同樣一段距離，我們在地面看他應該飛二十五年才能到，在他自己看來，飛十五年就到了。

而且請注意，不管是哪一方看來，太空船相對於這段距離的飛行速度是一樣的。

這就意味著，太空人看到的這段距離，比我們看到的要短。

如同時間，長度也是個相對的概念。

一個物體的長度在相對於它靜止的座標系中是最大的，如果你和它有一個相對的運動，你會覺得它比靜止的時候短一些。

這就是長度收縮。

當我們和某物體有相對運動時，它的長度看起來會短一點。

圖／envatoelements 我還記得小時候看過一個日本動畫片，裡面用極其誇張的手法描寫了這個現象：幾個孩子騎自行車，其他人感覺他們都變瘦了。

其實嚴格地說，有人透過計算，得出三維物體的長度收縮效應是你「觀察」到的，而不是你「看」到的。

考慮到物體各個部分的光到達你眼睛的距離不一樣，你的眼睛實際看到的感覺，只是這個物體旋轉了一個角度而已，在視覺上不會覺得它變短了；但是如果你考慮到光速是有限的，物體不同部分的光線到達你的眼睛有個時間差，你根據這個時間差做一番計算，即會得到長度收縮的結果。

時間膨脹和長度收縮這兩個效應告訴我們：空間的長短也好，時間的快慢也好，都與座標系有關，不同座標系中的觀測者所看到的時間和空間是不一樣的。

時空並不是一個客觀不變的、一視同仁的大舞臺，每個座標系都有自己的時空數字。

當不同的座標系要想交流，得先做「座標變換」，把對方的時空數字轉換成自己的。

想跟不同的座標系交流，記得先調整時空數字。

圖／envatoelements 但是，在每個等速直線運動的座標系內部，你所用的物理公式，都是一模一樣的。

如果永遠不聯繫，你在太空船的生活和我在地面的生活就沒有任何差別。

可是一旦要聯繫，我們的數字則會非常不一樣。

而這些不一樣，又恰恰是因為光速在所有座標系下都一樣。

相對論是如此讓人不好接受，卻又是如此簡單。

相對性原理是一個信念，但物理學家從來都沒有把相對論當作「信仰」——科學的精神是實驗結果說了算。

物理學家始終對相對論保持開放的態度。

二○一一年，物理學家一度以為微中子的速度能超過光速，但是後來發現那是一個烏龍，是實驗設備有問題。

現在，我們只能說愛因斯坦完全正確。

——本文摘自《高手相對論：「精英日課」人氣作家，帶你理解天才的思考，改變你看待世界萬物的方法》，2022年1月，遠流出版。

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雖然《時間簡史》顯示出「時間」是個物理學和宇宙論中無所不在的變量，卻不是一本真正的「時間簡史」，因為它沒有針對「時間是什麼？」這個問題來回答，也沒有涉及物理理論之外的「時間」概念。

嚴格說來，目前世界上可能沒有一本真正的「時間簡史」──《解剖時間》（TheClockMirage:OurMythofMeasuredTime）也許是我所知範圍內的第一本。

《解剖時間》是數學家兼科普作家馬祖爾（JosephMazur）在2020年出版的科普著作，光看作者背景或英文標題會讓人以為這本書只是在談人類如何測量時間，或把時間量化和數學化的故事。

但其實本書的內容就如中文書名所示，馬祖爾介紹的是人類如何從各種不同的角度去思索「時間」這個概念，不限於數學和物理學。

圖／envatoelements 這裡的「人類」包括歷來的哲學家、數學家、物理學家、心理學家、生物學家和普通人，正因如此，本書與先前一些的標榜「時間」的著作有所不同。

《解剖時間》企圖告訴我們：「時間是什麼？」以及探討時間的奧祕並不是物理學家的專利。

然而，除了物理學之外，我們還有什麼管道或方法能回答這個大哉問呢？ 公元第四世紀的基督教哲學家聖奧古斯丁（St.Augustine）明確地提出「時間是什麼」這個問題，接著回答：「如果沒有人問我的話，我還滿清楚時間是什麼；但如果有人問我，而我試著解釋的話，我就搞不清楚了。

」奧古斯丁的妙答敏銳精準地捕捉了絕大多數人在面對這個提問時的心理反應，也因此馬祖爾在本書中多次引述他。

然而，大多數人要不是在繁忙的「時間壓力」下放棄思索「時間」，就是沒有適當的管道和引導來認識「時間」，又或是只能找到介紹物理時間的著作。

對於後兩種情況，本書無疑捎來福音。

基督教哲學家聖奧古斯丁（St.Augustine）圖／PhilippedeChampaigne,公有領域 《解剖時間》全書分成五個部分，分別是「測量」、「理論家、思想家與觀點」、「物理學」、「認知的感官」以及「生命的韻律」；這五個部分可以粗略地對應到「測量時間的工具所定義的時間」、「從古代到近代哲學理論的時間」、「當代物理理論的時間」、「人們心理內省時感知的時間」、「生物生理循環的時間」。

每一部分之下又有3～5章不等，每一章探討一個不同的主題或現象。

例如，第1章「水滴、移影」介紹歷史上的計時工具是如何出現，又如何報時。

第2章「搖鈴、擊鼓」介紹機械鐘如何被發明以及幾具歷史上有名的機械鐘。

第4章「芝諾的箭袋」介紹哲學史上有名的「芝諾悖論」，這個悖論爭論運動是不可能的，只是個假象，馬祖爾隨後討論亞里斯多德如何駁斥此論證。

第13章「它跑哪去了」介紹人老化後的心理時間感覺是否會比年輕時更慢或更快。

第16章「內在的節拍」介紹生物活細胞內部的體內時鐘現象──生物不像人一樣能夠製造機械鐘並認知時間，但是它們照樣活得十分有規律，能在固定的時刻從事固定的行為，那麼究竟是什麼樣的生理機制導致這樣的現象？ 全書19章構成一個「時間的萬花筒」。

至於其它各章的內容，相信讀者在看了筆者對上述幾章的精簡摘要後，能夠產生自行翻閱本書的動機。

自然界的動物們如何感知時間？圖／envatoelements 作為一本科普讀物，馬祖爾盡力地介紹科學家對於各種時間現象的研究，展現他們如何透過精巧的理論和實驗來解釋「時間」這個概念。

然而，這並不表示馬祖爾只著眼於當代科學家的研究成果。

事實上，馬祖爾頗具歷史感地寫作每一部分，他會回溯歷史上的哲學家對於相關的時間議題或現象的思考，再逐漸導向當代科學的成果。

例如第四部分針對我們心理感知的時間，在開場的第12章中，馬祖爾討論了十九世紀的哲學家柏格森（HenriBergson）的「內在時間經驗」和詹姆斯（WilliamJames）的「意識流」（雖然馬祖爾把詹姆斯稱為「心理學家」）；第五部分則從十七世紀哲學家笛卡兒（ReneDescartes）的視覺研究開場。

這也是為什麼筆者會把這本書視為一本「真正的時間簡史」。

除了哲學家的觀點在本書中扮演一定的角色外，普通人（或常民）的聲音也沒有缺席。

馬祖爾在很多章節之後的「楔子」，報導他訪談一些普通人的時間觀。

在本書中登場的普通人有奧運選手、鐘表工匠、在監獄中受刑的因犯、國際太空站的太空人、初學相對論的學生、到中國組裝iPhone工廠體驗工人作業的研究生、股票交易員、長途卡車司機、飛機機師等。

這些不同職業常民的時間觀，迥異於思想家和科學家的觀點，為本書注入生動的人間百相。

除了物理、哲學等專家外，大中又是怎麼看待時間的呢？圖／envatoelements 在「後記」（即「結論」）中，馬祖爾說： 試圖回答時間大哉問的這些嘗試，古怪地彼此強化、複雜化也互相對立。

這當中沒有一個嘗試能給出真正具說服力的答案；然而所有嘗試的總和卻提供了一個無明確解的辯證。

這個大哉問彷若把我們帶到了一個沒有盡頭但卻相當豐富的大迷宮裡⋯⋯ 結果， 我們有形形色色的時間：康德的時間、心理的時間、物質的時間、數學的時間、相對的時間和它的謬論與膨脹、宇宙的時間和它的好奇心、時鐘的時間和它的同時性，以及人類的時間和人類急於完成各種事物的匆忙。

馬祖爾覺得我們無法針對「時間」概念提供一個系統性的答案，而只能提出一些片片段段的觀點和故事嗎？如果是，我想，馬祖爾可能有點悲觀。

畢竟，本書不是已經提供了一個方向了嗎？至少從計時工具、哲學思辨、物理理論、心理感知、生物生理韻律、常民觀點這六個面向來切入「時間」，也因此形成一本真正的「人類時間概念簡史」。

雖然本書的「歷史感」還可以再加強，而且在本書中沒有討論卻滲透在各個人文社會領域中的「歷史」──重要的「人文時間」──也必須是「時間萬花筒」中一個必要的面向。

——《解剖時間：從科學、哲學、歷史到個人經驗，我們如何看待、研究與感受時間，思考時間的真實與虛幻？》，2021年12月，臉譜出版。

發表意見 所有討論 1 登入與大家一起討論 #1 狐禪 2022/02/18 回覆 順序和過程所涉及的時間概念是不一樣的。

這是真正困擾人–也許除了物理學家外就沒有了–之處。

臉譜出版 64篇文章 ・ 244位粉絲 ＋追蹤 臉譜出版有著多種樣貌—商業。

文學。

人文。

科普。

藝術。

生活。

希望每個人都能找到他要的書，每本書都能找到讀它的人，讀書可以僅是一種樂趣，甚或一個最尋常的生活習慣。

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