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[摘要]：本文将解除人们对时间概念的狭隘理解，从物理量的角度，给出广义时间概念和狭义时间概念，告诉大家我们心目中的时间概念是什么，它是怎么来的。本文特别强调人的主观能动性，指出人是怎样影响已有时间观念的形成，为正确理解绝对时空观和相对时空观提供了有利的条件。
对于物理学来说，时间是一个基本的物理量，人们对时间的认识和理解程度关系到时空观的形成，关系到物理理论大厦的整体结构。牛顿认为时间是绝对的，据此建立了古典物理学这座大厦，爱因斯坦认为时间是相对的，据此又建立了相对论这座大厦。虽然相对时间的思想已经得到当今主流的认可，但是，在人们心目中绝对时间的思想仍然占有一定的位置，我们对时间的认识还不足以评判二者间的是非问题。 直观感觉告诉我们，时间就在我们身边，我们对时间是很熟悉的。而当你认真思考这个问题的时候，你又会觉得时间离我们很遥远，我们根本不了解它。这种奇怪的感觉和思想困扰了一代又一代的科学家，这是理性与感性的一种背离。当感性与理性产生分歧的时候，人们相信的往往是理性，而在时间的认识上，我认为是我们的理性出了问题，是理性脱离了感性，个体脱离了群体。 一、物理时间的普遍意义 按照传统的思维方式，人们往往认为，物理学中的时间是一个极其特殊的物理量，具有贵宾般的身份，是不能与其它物理量混为一谈的。这种看似正确的思维方式实质上是一种个体脱离群体的思想，是人们对时间感到迷惑的根本原因。 让时间回到它原有的集体当中，是正确理解时间的第一步。与所有的物理量一样，时间也是对某种客体的一种量化，其所量化的客体既包括：太阳的升降、地球的自转、星球的运转以及时钟的走动，也包括除此之外的所有物理变化过程，甚至可以包括虚构的物理变化过程。即，时间是对物理变化过程量化的结果，也是对物理变化过程的一种量化反映。这说明，时间本身可以是一个很平凡、很普通的物理量，当我们对这些平凡的、普通的物理量施加种种限制和种种愿望，就会形成一个理想化的时间概念，这个理想化的时间就是人们心目中的时间，就是传统意义上的时间。 二、时间的量化 时间是对物理变化过程量化的结果，其量化方式有两种，一种是定义方式，另一种是测量方式，通过定义方式进行的量化称为时间的定义性量化，通过测量方式进行的量化称为时间的测量性量化。 时间的定义性量化涉及两个因素，一个是物理变化过程，另一个是定义方法。我们知道，物理变化过程可以看作是物理事件（简称事件）的组合，物理事件可看作是物理变化过程中的点。所谓时间的定义性量化，就是用一定的定义方法为物理变化过程的每个物理事件定义一个具体值，该具体值就是对应事件的时间值，也称为事件的时间定义值，而相应的物理量称为时间物理量，简称时间。 时间的测量性量化涉及三个因素，一个是物理变化过程，一个是测量方法，还有一个是时间测量工具。其中，物理变化过程是被测对象，而时间测量工具也拥有一定的物理变化过程，为了完成测量性量化，先要对时间测量工具进行量化，时间测量工具可以用定义方式量化也可以用测量方式量化，由于最原始的时间测量工具只能通过定义方式来量化，因此，为了便于描述，我们把时间测量工具的每一个物理事件的量化结果统称为时间定义值。时间的测量性量化，就是通过一定的测量方法，让被测对象的物理事件与测量工具的物理事件构成一种对应关系，把测量工具物理事件的时间定义值作为被测对象物理事件的时间值。 时间的定义性量化是获得时间物理量的基本方式，时间的测量性量化必须以时间的定义性量化为基础。因为测量性量化需要有一定的时间测量工具，而最原始的时间测量工具只能通过定义方式来量化。 虽然时间的测量性量化必须以时间的定义性量化为基础，但是，时间的测量性量化具有更广泛的适用性。因为，对于绝大多数物理变化过程来说，定义性量化是一件很难操作的事情。 三、与时间有关的因素 在前面“时间的量化”中说过，与时间定义性量化有关的因素包括：物理变化过程和定义方法，与时间测量性量化有关的因素包括：物理变化过程、测量方法和测量工具。如果把上述定义方法和测量方法统称为量化方法，则综合以上两种情况，与时间有关的因素包括：物理变化过程、量化方法和测量工具。我们能够得到一个什么样的时间物理量，直接决定于这几个因素，因此，我们说，物理变化过程、量化方法和测量工具是影响时间的直接因素。以物理变化过程来说，物理变化过程是时间量化的对象，没有物理变化过程，时间就失去了建立的基础。 在分析与时间有关的因素中，除了上述的几个直接因素，还有一个间接因素必须引起重视，这个间接因素就是人。没有人这样的智慧生命，就不可能有时间概念，更不会有物理理论，也不会有我们今天的分析探讨。为了获取一个令人满意的时间物理量，在不违背客观事实的基础上，人可以充分发挥其主观能动性，根据自己的主观愿望和需求，制作或选择满足一定条件的测量工具，制定或选择满足一定条件的量化方法。 四、时间的选择 前面给出了时间的普遍意义，让时间回到它原有的集体当中，而时间的选择则是一个相反的过程，要从时间的集体中选择满足一定需求或愿望的时间物理量。如果把普遍意义的时间称为广义时间，那么，选择后的时间就是一种狭义时间，人们通常所说的时间，包括古典物理学中的时间和相对论中的时间都属于狭义时间。 广义时间可以开拓人们的思路，使人们从根本上认识时间，但广义时间具有很强的随机性，没有确定的特点或特性，很难在具体的理论、实践中得到运用。而狭义时间由于融入了人类的智慧，具有很多特点或特性，能够满足人们反映客观世界的需要，在理论和实践中可以得到较好的应用。 在时间的选择上，最容易想到的就是时间测量工具的选择，这是人类主观能动性的一大体现。一般说来，我们要求时间测量工具满足如下一些特点或特性，包括：均匀性、单调递增性、连续性、刚性等等，为了尽力实现这些特性，人们在时间测量工具的选择、制作、量化等方面需要下一番功夫，并随着科学技术的发展进行不断的改进。例如，在人类的早期，人们把太阳、月亮作为天然的时间测量工具，因为它们具有较好的周期性，而随着科学技术发展，人们制作并选择了更令人满意的时间测量工具，从沙漏、日晷到今天普遍使用的机械钟、机械表、电子钟、电子表以及原子钟，这些时间测量工具具有更好的特性，越来越能够满足人们的需求或愿望。 五、时钟整步 对于现代人来说，时钟是最常用的时间测量工具，对于两个不同的时钟来说，当它们测量同一物理事件时，我们希望所得到的两个时间值具有一定的关系，为了实现这一点，不同的时钟之间就需要进行整步。 所谓时钟整步，是指按照某种方法使不同时钟之间满足某一给定条件的过程。具体一点说，时钟整步就是按照选定的方法，将一个时钟的物理事件与另一个时钟的物理事件构成一定的对应关系，并据此得到两个时间定义值所具有的关系，如果该关系不满足给定的整步条件，则需要重新改造或调整时钟，直到满足给定的整步条件为止。 我们能够拥有一个什么样的同时概念，能够实现一个什么样的时空转换关系，都与时钟整步有着密切的关系。而时钟整步又与人的思想有关，不同的人可以根据不同的需求或愿望，选择不同的整步方法和整步条件实现不同的时钟整步，进而得到不同的同时概念和时空转换关系，这也是人类主观能动性的又一体现。 至此，我们从物理量的角度对时间进行了简单的分析说明，希望这些论述能够帮助大家树立正确的时间观念，并在此基础上，正确理解绝对时空观和相对时空观，正确理解古典物理学和相对论之间的关系，使物理学朝着健康的方向发展。 宋协刚 2005年11月27日 |