時間從何而來

李孝輝　陳瑞瓊

時間是什么？時間從何而來？這是很多人都在思索的問題，也有很多人對時間表示疑惑，不知道為什么會有時間。在科學和技術上，時間的概念非常明確，就是人們為了分辨事件先后順序而設定的一個坐標。這要從宇宙的起源說起。

宇宙大爆炸

宇宙創生之前，沒有空間也沒有時間，只是一個“點”。這個“點”的體積無限小，但質量非常大，引力也異常大，以至于連光線都被吸在里面發不出來。人們目前所知道的物理定理在這里都是失效的，我們把這個“點”叫作奇點。

奇點靜靜地漂浮在那里，沒有人知道它為什么在那，也沒有人知道它要干什么。

突然，“砰”的一聲，奇點爆炸了，這下可熱鬧了！原子核、電子等形成物質的各種基本粒子，一個接一個產生了。這些粒子相互碰撞、相互結合、相互分離，慢慢就產生了各種物質。隨后，我們現在看到的星系也逐漸產生了。由于爆炸的沖擊，這些星系一個接一個遠離了爆炸的中心。

這個過程，就好似推翻的多米諾骨牌一樣的連鎖反應，一個事件導致另一個事件發生，然后慢慢地，就形成了我們的這個宇宙。

“時間”的提出與定義

在宇宙演化一百三十多億年后，產生了人類。從此，這個宇宙就不平靜了。

有一天，兩個人相遇并激烈地爭論起來，因為有一件事，他們統一不了意見。

一個人說：“是這朵黃色的花先開的，那天我打死了一只野豬?！?/p>

另一個說：“是這朵紅色的花先開的，那時候我正在這朵花旁挖地?！?/p>

他們爭論了好久都沒能統一，只好去找族長，看族長有沒有什么辦法分出先后。族長聽了沉默不語，仰頭看著天空，靜靜地想了好半天，語重心長地說：“出現這個問題也不奇怪，那是因為我們沒有定義出時間。如果有了時間，我們只需要說出每件事發生的時間坐標，就可以比較它們發生的先后順序了?！?/p>

“那么，族長，我們為什么不創造‘時間呢？”

“是呀！人類需要一個時間。”

時間的性質

族長開始忙碌起來，他要創造時間！族長集中了部落里的幾十位先知，成立了一個時間局。他們絞盡腦汁思索與討論后，給出了時間的三條性質。

第一條：時間的作用是打標記。

制訂時間是為了什么？就是為了給一個事件打標記。通過比較兩個事件的時間標記，就可以知道事情發生的先后順序。

第二條：時間要被大家所承認。

首先，我們部落內部的活動，大家要使用同一個時間標準。如果不使用同一個時間標準，譬如張三和李四，那么他倆對同一個事件的標記就無法進行比較，如此就失去了時間的意義。

其次，將來我們幾個部落之間有相互交流的話，部落相互之間使用的時間，也要一致！這樣，部落之間才有對事件進行比較的可能。如果將來部落擴展到全球，那就要統一全球的時間標準。

第三條：時間要能測量。

我們制訂一個“時間”，想讓大家都能用上，那就需要大家都可以測量到它。如果人們測量不到，那又怎么能夠用呢！

時間的要素：起點與周期

把時間的性質搞清楚后，時間局的任務馬上就能完成了。他們很容易就確定了創造時間的方法：選一個起點，再選一個周期現象，對這個周期現象進行累計，這就是“時間”。

起點的選定比較容易，可以選用某一個偉人的生日，大家后來同意確定使用耶穌的生日。至于周期現象，則讓大家費了一番功夫。

樹上的年輪一年長一圈，這就是一種周期現象。但大部分人并不同意使用這個周期現象，因為觀測這個現象要把樹砍斷，難度較大。

喇叭花每天早上開放，也是一種周期現象。但冬天就觀察不到這個現象了，因為不持久，所以很多人也不同意。

族長家后院有個泉眼，長年累月都在滴水，一滴一滴的，也是一種周期現象。但由于這個泉水在族長家，其他人都觀測不到，也被否定了。

最后，大家一致同意，用“日”這個周期現象：太陽升起一次就是過了一天。這種周期現象較為容易觀測，也能被大家所接受。這樣，時間就產生了！

人們在非常長的歲月里，都在使用這種由太陽得到的時間標準進行生活。直到科技發展，人們需要更加精準的時間，才轉而使用其他的周期現象，使時間的產生更加容易把控，精度更高。

這就是時間起源的故事。人們定義出一個時間尺度，利用這個尺度作為比較事件發生先后的依據。這個時間尺度可以一直向前推到宇宙大爆炸，向后推到宇宙結束，這就給出了所有計時器具都必須遵守的參考標準。所有的計時器具都按照這個標準進行校準，這就把時間的產生轉化為了時間的測量。

（選自中國科學院國家天文臺2021年1月13日微信公眾號，本刊有刪改）