相對論沒獲諾獎,可能與一位哲學家有關|賽先生

兩個當年最聰明的人,在時間問題上採取了完全相反的立場。

相對論沒獲諾獎,可能與一位哲學家有關|賽先生

(圖源:eden-saga.com)

撰文 | 張天蓉

時間是什麼?時間是大自然的奧秘,也是物理學家最感複雜、最為困惑的事情之一。

量子力學與經典力學的巨大差異,啟發我們許多哲學思考,特別是對哲學中最基本問題:時間和空間的思考。延遲選擇實驗把時間問題尤其凸顯出來。最簡單的問題往往有最複雜的答案,時間和空間的問題證明了這點。

在牛頓的經典物理學中,時間和空間都被視為是絕對的,凌駕於一切物理規律之上。空間就像是立於宇宙中的大框架,或者說,可以用互相作勻速運動的慣性座標系來表示。時間呢,則是一個以不變的速度運行的大鐘。物體按照一定的時間規律在3維的空間框架(慣性系)中運動。因此,牛頓力學中的時間獨立於空間,在所有的慣性座標參照系中,時間是以一樣的速度流駛的。

之後,愛因斯坦深入思考時間空間的問題,特別是在對“同時性”概念研究的基礎上,假設了光速不變定律,建立了狹義相對論。提出了不同於經典的、相對性的時間觀念。在狹義相對論中,時間與空間不再互相獨立而是互相關聯。時間變成了相對的,意思是說,相對於不同的慣性系,時間的流逝速度不一樣。

相對論強調“相對”,愛因斯坦認為:在你討論問題之前,一定要明確你是處在(相對於)哪個參照系。比如,你在靜止的A參考系內觀察,會發現運動參考系B內的事件具有尺寸收縮,時間延緩等效應。但如果你在B內觀察A內的情況時,也一樣覺得A中的尺寸收縮了,時間延緩了。因此,時間的概念只對應於特定的參照系才有意義。

時間問題是狹義相對論的核心部分,由此而給予人們一個嶄新的科學的時空觀。廣義相對論則更是將這種時空相對的觀念擴大到具有物質和引力的情況。認為:時間因物質的運動而改變,空間因物質的存在而彎曲!時間和空間都是與物質分佈緊密相關的客觀存在。

物理學家VS哲學家

兩個相對論是愛因斯坦對人類文明作出的最傑出貢獻,然而,使人迷惑的是,愛因斯坦並未因相對論而獲得諾貝爾獎,他被授予1921年諾貝爾物理獎的原因是與量子力學有關的光電效應。通常,人們在評論這點時總將原因歸結於“相對論太理論”、“沒有充分的實驗驗證”之類的理由。根據近年來科學史家們研究的結果,其原因可能與一位哲學家有關,是與出生於瑞士的法國哲學家亨利·柏格森(1859年—1941年)有關。

相對論沒獲諾獎,可能與一位哲學家有關|賽先生

愛因斯坦(左)和柏格森(右)(圖源:brainpickings.org)

更為具體地說,愛因斯坦正是在他的革命性的“時間”概念的問題上,與柏格森有關時間的哲學思想產生了衝突。也很可能是因為這個原因,相對論沒有獲得諾貝爾獎[1]。

柏格森並非等閒之輩,他比愛因斯坦早生20年,當年愛氏最開始建立相對論時,不過是個無名之輩,而柏格森已經是頗為著名的哲學家。並且,柏格森思想深邃、文筆優美,對公眾具有強烈的吸引力和感染力。正因為如此,他後來獲得了1927年度的諾貝爾文學獎。

柏格森哲學研究的專題之一,就是探索時間的本質。早在1889年,柏格森就發表了他有關時間的第一本著作:《時間與自由意志》,那時的愛因斯坦還是個10歲孩童,正在做著他的追光之夢。

這種年齡和背景的巨大差異,使得柏格森一開始並不把愛因斯坦放在眼裡。不過,他沒想到這個專利局的小職員,居然提出了兩個相對論,並且在時間的概念上與他針鋒相對,一顆物理明星正在冉冉升起。

愛因斯坦是從物理學的角度研究時間,儘管他的觀念新穎而具革命性,但在哲學上仍然屬於將“主觀”和“客觀”截然分開的二元論。那時候的量子力學也只是剛剛開頭,還沒有如我們今天感受到的如此多的哲學問題從物理中冒出來。所以,愛因斯坦的相對論與柏格森的哲學觀念格格不入。

柏格森不是將時間看成是主觀之外的抽象概念來關注,而是感興趣於所謂“生活時間”,即探討對作為生物的我們人類的主觀世界而言,時間意味著什麼?柏格森堅持認為,要想認識時間,不能只訴諸科學這一個視角,而必須有哲學視角。因此,柏格森在巴黎時就對相對論提出了質疑,這一點並非秘密,諾貝爾委員會的成員們也都知道。

柏格森認為,時間與人們的生活經驗及主觀感受有關,如果不提及人類的意識和感知,就無法談論時間。柏格森認為愛因斯坦用時鐘來定義時間是荒謬的,因為如果我們沒有主觀的時間感覺,我們就不會去建造時鐘,更不會使用它們。柏格森不理解,為什麼要用“火車到達”之類重要事件的記時描述來確定同時性,柏格森追求的同時性是當事人的基本感覺。

總而言之,柏格森重視的是存在於人類主觀意識中的時間概念,而愛因斯坦是從物體的運動狀態來定義時間。

1921年4月6日,愛因斯坦應邀參加在巴黎由法國哲學學會組織的一次學術活動,與柏格森不期而遇。兩個當年最聰明的人有了觀點交鋒,在時間問題上採取了完全相反的立場。半年後,愛因斯坦獲得了諾貝爾物理學獎,但頒獎理由是光電效應,而不是呼聲頗高的相對論!這個結果是否真與那場辯論有關呢?需要留給後人去做進一步的研究和考證了。

愛因斯坦少年氣盛,辯論中難免口出狂言,比如他說:“哲學家所說的時間根本不存在。”之類的斷言,一定將當時已經60來歲的哲學大牛柏格森氣得吹鬍子瞪眼。為了更好地反擊愛因斯坦,宣揚自己的時間觀,柏格森接著出版了一本書《綿延性和時間性》,他在書中說:“鐘的指針的運動對應著鐘擺的擺動,但我們並沒有像人們以為的那樣測量了時間之綿延,而只是測量了同時性,那是另一種東西。要想理解時間,就要把鐘錶以外的一些新穎的、重要的東西納入。”這兒他指的新穎而重要的東西便是人類感覺一類的主觀因素。

事實上,兩個人當時都得到了不少領先的物理學家,哲學家,思想家的支持。然而,隨著時間流逝,科技發展,時代變遷,愛因斯坦的時間觀佔據了主導地位,柏格森的主觀觀點開始逐漸被人們淡化。似乎是象徵著“理性”戰勝了“直覺”,客觀實在性打敗了主觀性。

然而,正當愛因斯坦認為他已經解決了時間的問題時,隨之而來的是量子理論的發現,以及不確定性原理等等。量子物理與經典物理之迥然不同,使我們重新思考對時間的理解。柏格森當年所堅持的主觀時間概念,是否也有一定的正確性?是否有可能解決量子論中引發的若干困惑?對這些問題,也許我們還需要繼續等待,時間本身會證明這一點。


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