時間的起點（簡體書）

本書面向任何對時間有興趣的讀者，任何想知道科學家們就時間問題寫過些什麼東西的讀者，和那些想要把閱讀有關時間的文章作為享受的讀者。本書面向的讀者從沒有科學背景的外行人士到最有經驗的科學家，所有人都可以從本書受益。

寫作本書出於三重目的。首先，我要證明，人們可以用一頁紙—最多不超過兩頁—敘述時間的歷史；其次，我想要批判地檢查一下其他作者有關時間的歷史寫了些什麼；最後，我想要訓練讀者批判地閱讀科學作品的能力。

人們可以把這部書視為斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）的兩部書的續集：其中第一本是1988 年出版的《時間簡史》（A Brief History of Time，以下簡稱《簡史》），另一本是發表於2005年的《時間更簡史》（A Briefer History of Time，以下簡稱《更簡史》）。

正如我將在這本書中讓大家看到的那樣，時間最簡短的歷史可以用一兩頁紙寫完。有關時間的歷史沒有什麼好多說的。事實上，最短的歷史也是最長的時間史。

霍金的書於1988年出版後不久，我就拜讀了。出於如下原因，我個人並不是很喜歡這本書。首先，這本書的標題對人有誤導作用。第一，這本書的大部分內容說的都是科學史，而不是時間史；第二，這本書的內容比較煩瑣，結構不清晰，就像一份從亞裡士多（Aristotle）到當代科學史中選取的項目羅列表格一樣。更為恰當的書名應該是“從古代到現代”（From Antiquity to Modernity）。而我最不喜歡的是其中有關時間與熱力學第二定律的不恰當聯系，我認為這本書不應該出自像霍金這樣水準的科學家之手。

2006 年，在撰寫題為《熵的神秘國度》（Entropy Demystified，見2.3節）的書時，我也閱讀了霍金於2005 年出版的《更簡史》。這本書顯然在第一部書的基礎上做了改進。寫作的風格更加簡約明晰了，題材的選擇也更恰當了。更重要的是，第一部書中有關時間與熵和第二定律的內容都沒有在這本新書中再次出現（詳見6.2節）。但《更簡史》這個書名仍然存在著誤導，因為在這本書中，能夠與時間的歷史搭上邊的東西實在少得可憐。

而讓我感到疑惑的是，《簡史》中一些與時間有關的部分在《更簡史》中被完全刪去了，而在《更簡史》中作者卻沒有解釋原因。這是因為作者頓悟，發現這些部分是錯誤的嗎？或者說，刪去它們只是出於刪繁就簡的原因？我將在本書第5章與第6章中較為詳細地探討這個問題。

本書由三個主要部分組成。第一部分由兩個介紹性的章節組成，分別是“什麼是時間”和“什麼是某種事物的歷史”。第二部分由第3章和第4章組成—這一部分是本書的核心，其中的內容緊扣每個章節的標題，同時也緊扣全書的主題。

我在書中分別處理了時間和空間，盡管人們當前認為，它們二者結合，形成了時空，甚至有些作者在作品中表明，空間與時間維度是等價的，但實際情況並非如此。1第三部分由第5章和第6章組成。第5章討論了熵和熱力學第二定律，以及它們與時間之間的關係。我使用通俗易懂的語言，認真詳細地解釋了熵和第二定律的概念，希望每個讀者都能夠理解我想要傳遞的信息。我並沒有敘述大部分專業細節，對此有興趣的讀者們可以從我以前出版的書〔Ben-Naim（2008a，2012，2015a）〕中找到這些細節。在本書第6章中，我批判性地討論了有關書籍，這一部分是理解這些討論的關鍵。無論過去與現在，人們都把熵和第二定律與所謂的時間箭頭聯系在一起。在大多數情況下，當作者寫到時間的意義時，這些概念都被人誤用與濫用。我希望說服讀者，讓他們相信，熵和時間之間並沒有聯系。事實上，我撰寫整個第5章的目的都在於說服讀者，讓他們認識到，這樣的一章不應該存在於討論時間的歷史的書中，這多少有些自相矛盾。

熵並不是對無序、無組織或者混亂的度量；熵不是對能量分散的度量；熵不是自由度的度量，它也不是某種信息，熵更不是時間。如果你相信任何有關熵的這些“含義”，你必須給出證明！

熵是香農（Shannon）的信息度量（SMI）的一個特例。我已經在別的書中證明過這一點〔見Ben-Naim（2008a，2012，2015a）〕。SMI的定義是與一個處於平衡的熱力學系統相關的特定分布，這個系統的熵與SMI成正比。換言之，當這個系統在變化中走向平衡時，它的SMI 隨時間變化。僅當系統達到平衡時，SMI 才取得它的最大值，這個值與系統的熵成正比。遺憾的是，人們就時間與熵之間的關係寫下的大部分東西都是一團混亂。這團混亂的始作俑者是克勞修斯（Clausius），他的主張是“宇宙的熵一直在增加”。這是對第二定律的一個十分遺憾的構想。我們可以原諒克勞修斯對第二定律這樣一種過分籠統的表達。但許多科學家甚至直到今天還在重復這一空洞的陳述，尤其是當他們寫到大爆炸時的宇宙。

正如我在第6章中闡述的那樣，宇宙大爆炸是一個高度推測性事件。我認為，人們在這一理論中提出的假設過多，他們通過倒推那些假設，形成了大爆炸這一猜想，而所有這些假設，沒有一個得到證實。因此，宇宙大爆炸極有可能根本沒有發生過。遺憾的是，對於大部分以大爆炸為題材寫作的作者來說，他們都讓讀者覺得，這是一個得到了充分證明的事實。

宇宙的熵是無法定義的，無論從理論上或者實驗上都不行。因此，聲稱“大爆炸時刻的宇宙的熵很低”，這一點完全無從談起。大爆炸是否存在尚無定論，聲稱“在這一事件時宇宙的（沒有意義的）低熵值能夠解釋我們的存在”，我認為，這種說法是荒唐的，而且膚淺到了荒謬的程度。

我也會在第6章中批判性地評論《簡史》和《更簡史》，以及其他討論時間、時間史和時間理論的書籍。我們可以將這一部分視為時間史的歷史。

最後，我希望能夠讓讀者意識到：

1. 時間在本質上是不受時間影響的！它沒有歷史。

2. 無論熵或者熱力學第二定律，都與時間毫不相幹。

3. 一個實體物體的歷史是發生在一系列空間點與時間點上的事件的一份清單。

4. 幾乎完全沒有辦法說出某個抽象概念，如美、數學定理或者時間的歷史。

我希望你會因為閱讀本書而感到快樂。

阿裡耶·本-納伊姆

以色列，耶路撒冷希伯來大學，物理化學系

序　言 ／1

致　謝 ／6

縮略語表 ／7

1　什麼是時間 ／1

1.1 前言 ／1

1.2 我們能夠定義時間嗎 ／5

1.3 時間在流動嗎 ／7

1.4 是否存在時間箭頭 ／12

1.5 是否存在心理學時間箭頭 ／15

1.6 是否存在熱力學時間箭頭 ／17

1.7 是否存在宇宙學時間箭頭 ／21

1.8 時間有起點嗎，它會有終點嗎 ／22

1.9 我們能夠回到過去或者跨入未來嗎 ／25

1.10 時間會摧毀任何東西嗎 ／26

1.11 萬事皆有定時 ／28

2　什麼是某種事物的歷史 ／31

2.1 人類簡史 ／32

2.2 阿裡耶·本- 納伊姆的簡史 ／35

2.3 《熵的神秘國度》簡史 ／45

2.4 我的書寫工具簡史 ／48

2.5 美之簡史 ／50

2.6 一個數學定理的簡史 ／51

2.7 一個物理學定律的簡史 ／54

2.8 進化論簡史 ／56

3　空間最簡史 ／59

4　時間最簡史 ／61

5　熵和熱力學第二定律 ／65

5.1 一些歷史要點 ／66

5.2 香農的信息度量 ／71

5.3 進化的20Q遊戲 ／80

5.4 什麼是熵 ／85

5.5 熵永遠增加嗎 ／90

5.6 SMI 隨時間變化嗎 ／100

5.7 熵會隨時間變化嗎 ／108

5.8 熵變化的兩個例子 ／111

5.9 運動方程的可逆性和熱力學不可逆性之間有衝突嗎 ／117

5.10 熵會摧殘任何事物嗎 ／126

5.11 結論 ／127

6　時間史的歷史 ／131

6.1 《時間簡史》 ／132

6.2 《時間更簡史》 ／168

6.3 《永恒》 ／177

6.4 《起點與終點》 ／199

後　記 ／205

附　錄 ／209

注　釋 ／219

參考書目 ／222

出版後記 ／226