浅论时间的方向性湖南省第一师范学院 湖南 410002（作者：520班 005 方玉涛 007 彭立玉 021尤春霞041 廖娜 050 吴树珍）摘要：本文简要地从物理学的发展，生物的进化，宇宙的演化, 以及人的心理这四个 不同的角度去浅论时间具有方向性，这对于弄清楚时间的方向性有很大的帮助，同时搞清 楚时间的方向性也是非常有意义的关键词：时间；时间方向性在我们的日常生活中，时间是一个熟知的概念，虽然熟知但未必“真知” 随着科学的不断发展，人们对微观，宇观世界的探索越来越深入，时间出现了 前所未有的多样的表现形式，这些科学发现使人们对时间的认识发生了巨大的 变化，人们逐渐认识到时间的复杂性和多样性就时间的方向性问题，从古至今许多的科学家都进行了深刻的思考和研究， 并且都有不同的见解，从牛顿提出并确定绝对的时间观到爱因斯坦提出的时间 相对时间观等等但至今都还没有一个确切的答案本文对于时间的方向性的 认识从四个不同的角度进行简单的探讨1．物理学中的时间方向在经典物理学中,通常认为世界被一些时间可逆的定律所支配一旦确定任 一定律,则任一系统的过去、现在和将来都将毫无例外地保持某种确定的面孔 所以经典物理学在描述物体的运动时 ,时间被约化为一个简单的参数 ,这个参数 甚至可以被消去而得到物体与时间无关的运动规律。
可见经典物理学研究的是时 间反演不变的可逆现象历史上,拉普拉斯的决定论,就是从时间的可逆性和现实世界的简单性原则 出发,认为任何一个物质系统只要知道了系统的初始状态和运动方程就可以知道 它的过去现在和未来这是经典动力学理论的观点这种观点认为:未来已包含 在过去的条件之中,一切都是给定了的任何事件都可依据经典理论做出决定性 的预言,而不会有料想不到的事件发生从而强调了自然定律的普适性和永恒性 所以,在经典力学中,时间只是一个与运动有关的参数,对时间的反演是对称的例如，只要给定某一时刻行星的位置和速度，通过牛顿定律就可以计算出 它在所有过去（-t）和未来（t）时刻的位置和速度；如果把两个小球碰撞的电影 倒着放映，牛顿定律能够描述碰撞一样很好地描述这一倒转的过程， 显然在这 样的理论中,过程是可逆的,时间具有对称性一旦给定了初始条件,这永恒的定 律就会永远的确定了未来如同它确定了过去一样,时间“向前”的运动;还是“向 后”的运动都是可能的可见经典力学研究的是一些与时间无关的定律;描述的 是一幅机械的图画;表达了一种静止的自然观事实上,世界并非如此单纯,事物 也不会如此简单.世界的复杂性不断地显现出来。
它迫使我们开始正视世界的复 杂性,对经典自然定律的“普适性”和“永恒性”提出质疑对许多随着时间的 推移而不再反演的现象提出了时间的方向问题正是这些意想不到的复杂性和不 可逆现象促成了新的概念,新的理论,科学在新概念新理论的基础上产生了质的 飞跃十九世纪,人类对于许多热现象的认识导致了热力学的发展热力学第二定 律表明与热量现象有关的过程具有明显的方向性，比如一杯热茶会自动慢慢变 凉，而一杯凉茶不会自动慢慢变热；一个樟脑球会慢慢地升华弥散到周围空间， 而升华后的气态樟脑绝对不会自动地便会樟脑球热力学第二定律揭示了一种非 对称的时间为了描述上述过程人引入了“熵”的概念,论述了一个孤立系统中熵只能增 加,不能减少熵增加的方向就是时间的方向在这里时间的平移群已不再是不 变式.它的过去和未来,过去和现在都是不对称的即出现了时间对称破缺在热力学第二定律提出之前,人们早就总结出了热力学第一定律 ,即能量守 恒定律物理学的进一步研究表明:能量守恒与时间的均匀性有关.这就是说,热 力学第一定律告诉我们:时间是均匀流逝的热力学第二定律又指出:时间是有方 向的,即沿着熵增加的方向这两条定律合在一起告诉我们:时间在朝着特定的方 向均匀地流逝着。
热力学还有两条定律,即第零定律和第三定律它们也与时间的本性相关 , 第零定律表明:时间是可以定义的第三定律表明:时间是无穷无尽的,即没有开 始,又没有结束2． 生物进化中的时间方向进化论的创始人达尔文发现了发生在生物界的时间非对称性，创立了进化论 的时间观达尔文认为，地球上的生物处在不断的进化之中，从简单、低级的生 命形式不断地向复杂、高级的生命形式进化生命形式是随着时间变得越来越来 越有组织，越来越有序，这显然也是一种非对称的时间从人的一生我们可以同时看到这两种时间箭头，从一个简单的受精卵发育成 人到脱离母体生长发育的过程中，体内的组织逐渐从简单向复杂发展，生命的存 在形式也逐渐向高级发展，人体器官逐步走向功能完善，这种时间箭头一直指向 生命的顶峰然而，一个人一旦走到生命的顶峰，时间箭头就无情地开始了反转， 此后，人体器官的功能逐渐走向衰老，最后走向死亡但生物进化的时间方向与熵增不同 ,熵增意味着无序度的增大和退化 ,即旧 事物的分解和衰亡而进化是新事物的产生和发展其时间方向指向熵减少,表 明有序增大热力学第二定律预言的是:一个孤立系统的变化方向从温度不均匀 变到均匀;从物质分布不均匀变到均匀;从复杂变到单一,显然这种发展是退化式 的,指向熵增加.而生物进化的时间方向与熵增方向相反 ,它是由低级到高级 ;由 简单到复杂;由无序到有序,这是一种进化式的,指向熵减少的方向。
生物体的有 序化相应于熵减少与热力学的熵减少不同生物体的组织结构依靠来自外界的负 熵流而出现有序化显然生物进化是一个从旧的有序态中形成新的有序态为特征 的过程而时间的推移是通过各种类型的与时间相关的不可逆过程来表现的因 而所有与时间相关的过程都显示出熵性质,生物进化也不例外3. 宇宙演化中的时间方向在宇宙演化的过程中,宇宙收缩与宇宙膨胀具有完美的对称性收缩阶段是 膨胀的时间逆转,时间方向指向熵减少收缩将形成“超级黑洞”这好比热力学 定义下系统由非平衡态不可逆地趋于平衡态在黑洞与外部物质的相互作用下, 宇宙的广义熵永远不会随时间而减少当“超级黑洞”在超强引力的作用下将坍 缩至10-33cm，最终成为奇点由于奇点力将发生作用,导致新的宇宙大爆炸宇 宙演化的时间方向将再次逆转开始新的膨胀和熵增但它不会导致其它系统的时 间方向也逆转因为其它系统的时间方向与宇宙膨胀或收缩无关，除非它与其他 系统确有相互作用才会彼此影响而发生时间方向的改变4. 人的心理学的时间方向在人的心理上，感知到时间的流逝，故在时间的流向上，人们能记得过去， 只是猜想而不是记得将来其实这是因果关系在时间上的体现，而且总是因在先， 果在后。
因此，我们对时间就有从过去到将来的认识这对智慧生命（人）的存 在是必须的我们消耗粮食（能量的有序态），然后转变成热（能量的无序态）， 故人的生命过程就表明了这两者时间流向的一致结论由上所诉，我们可以知道时间方向性问题是一个复杂的问题它并不像我们 日常直觉所经验到的仅仅是均匀流逝的时间，而是有着局部方向与全局方向只 分、有着尺缩重慢效应、时间中止效应等等复杂现象的时间，对于时间方向性的 研究至少可以具有以下几个层次的意义第一，从物理学的时间方向上来说，未来以包含在过去的条件之中，一切都 是给定了的任何事件都可以依据进点理论做出决定性的预言，而不会有预想不 到的事件发生从而强调了自然定律的普适性和永恒性所以，在经典力学中， 时间只是一个与运动有关的参数，对时间的反演是对称的第二，从生物进化的时间方向角度来说，在生物进化的过程中，时间的过去 与未来显然是不对称的这是一个不可逆过程，即它只能从“过去”流向“未来”， 不能从“未来”退回到“过去”第三，从宇宙演化中的时间方向上来说，从空间一点大爆炸创生世界，并随 着时间的推移，空间日益膨胀，故时间的流逝与空间的膨胀两者的走向是一致的第四，从人的心理学的时间方向上来说，在人的心理上，感知到时间的流逝， 故在时间的流向上，人们能记得过去，只是猜想而不是记得将来。
参考文献⑴张怀德，刘树坤•论时间的方向性[N].山东：德州学院学报，2001.5.[2] 张建鹏•时间方向性的哲学探究[N].上海：东华大学学报，2005.5[3] 陈装叔•威吓时间一往前进[J].科学24小时，2009.12.[4] 张平柯，陈日晓•自然科学基础[M].人民教育出版社，2009.2.作者简介姓名：方玉涛学号：1002506005我的爱好：听音乐，和朋友一起出去玩我喜爱的明星：韩庚最想去的地方：巴黎我的理想：做一名优秀的人民教师，给更多的孩子传授科学的知识，他们的收获就是我最大 的幸福座右铭：只有不努力的，没有不可能的姓名：彭立玉学号：1002506007 出生年月：1990年 10月自我评价计算机水平掌握 VB 语言，数据库及操作各种办公室应用软件专业技能接受过全方位的大学教育，受到良好的专业训练和能力培养有较为扎实的理论基础和丰富 的实践经验，有较强的实践和研究分析能力社会实践 业余时间做过家教，有较强的语言表达能力2009年7月 参加了大学生“三下乡”活动 学习情况 曾获得国家奖学金并多次获得学校奖学金曾任职务 班级生活委员、系团委会主任、系学生会主席、系团总支副书记及院办公室副主任。
奖惩情况曾获省三好学生称号，连续多次获得学院、系部优秀学生干部，优秀学生、优秀团员等称号 在多次演讲、诵读、微型课吉书画比赛活动中获奖兴趣与特长：画画，并有较强的组织能力本人性格 ：温和、开朗、谦虚、自律、自信人生信条 ：世上只有走不完的路，没有开辟不了的路姓名：尤春霞学号：1002506021 座右铭：把脸迎向阳光,那就不会有阴影 最想去的地方：去日本北海道看雪、薰衣草 我的理想：我的梦想是成为一名小学教师，因为我喜欢看着孩子们天真的笑脸，当教师意味 着亲历创造过程的发生——恰似亲手赋予一团泥土以生命，没有什么比目睹他开始呼吸更激 动人心的了姓名：廖娜学号：1002506041出生年月： 1991 年 2 月 17 日2006 年求学于湖南第一师范学院，2008 年就读于第一师范学院美术教育专业 我是一个活泼开朗的女孩，最大的爱好是画画，虽然说不上是特长，但还是希望有一天能在 绘画领域中能取的好成绩我最向往去的地方是云南大理未来职业：教师座右铭； 做自己的事，滴自己的汗，吃自己的饭，自己的事自己做 姓名：吴树珍学号： 1002506050 号 小名是：啊珍 年龄：19 家庭住址：湖南省株州市茶陵县江口乡 最喜欢的颜色：粉红色，黑色，白色，蓝色，紫色 偶像：周杰伦 张韶含 最喜欢做的事：看小说 最讨厌的人：骗我的人最喜欢的科目：数学 最喜欢的食物：白菜 鸭肉等 优缺点：优点：挺多，缺点：粗心，懒。