![]() ![]() |
萊布尼茨、牛頓與發(fā)明時(shí)間 ![]()
18世紀(jì)初,艾薩克·牛頓和戈特弗里德·威廉·萊布尼茨發(fā)起了一場(chǎng)激烈的辯論,至今仍被數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家所談?wù)摚罕晃覀兎Q為“時(shí)間”的東西究竟是何物?托馬斯·德·帕多瓦為那個(gè)時(shí)代繪制了一幅生動(dòng)的畫面,扣人心弦地刻畫了兩位天才,以及以他們?yōu)榇淼目茖W(xué)家的群像——時(shí)間成了科學(xué)的熱門話題,鐘表開始測(cè)度我們的日常生活,而一場(chǎng)在飛奔的近代世界引人入圣的發(fā)現(xiàn)之旅就此展開……
罕有的科學(xué)界非虛構(gòu)歷史作品,全景式呈現(xiàn)17、18世紀(jì)之交的科學(xué)家群像
發(fā)明時(shí)間與創(chuàng)造鐘表,通過(guò)牛頓和萊布尼茨的論爭(zhēng)一睹科學(xué)奠基時(shí)代的巨匠風(fēng)采
偵探版《時(shí)間簡(jiǎn)史》:大科學(xué)家們也拉幫結(jié)派?微積分究竟由誰(shuí)創(chuàng)立?
現(xiàn)代時(shí)間的“發(fā)明”及結(jié)果(譯者序)
1
在瑞士的時(shí)候,我偶爾會(huì)前往離家不遠(yuǎn)的玫瑰園,眺望對(duì)岸的伯爾尼舊城。300年來(lái),除去幾座高樓和橋梁,這里的景觀基本沒(méi)有變化:太陽(yáng)照耀著雪山,劃過(guò)天際;阿勒河流經(jīng)深谷,清澈見(jiàn)底;半島上灰墻紅瓦,鱗次櫛比。有時(shí),鐘聲從四面八方涌來(lái),它們此起彼伏,充盈山谷,欲打破天地的沉寂——殊不知,1905年,就在這片鐘聲里,有一位青年公務(wù)員架起提琴,演奏出震驚世界的時(shí)空序曲。
太陽(yáng)、流水、鐘聲都是時(shí)間的象征,那么,我們所說(shuō)的“時(shí)間”到底是什么?它是實(shí)在的,還是虛幻的?物質(zhì)的,還是精神的?絕對(duì)的,還是相對(duì)的?有限的,還是無(wú)限的?換言之,我們的時(shí)間觀念是如何形成的,以及,我們能否認(rèn)識(shí)時(shí)間的本質(zhì)?
人類對(duì)時(shí)間的認(rèn)識(shí)來(lái)源于對(duì)自然的觀察。一方面,天體運(yùn)動(dòng)造就了晝夜、月相和季節(jié)等有著近似固定的周期,生物體在進(jìn)化過(guò)程中也形成了與之和諧的節(jié)律。為了使這些周期相互匹配,把握農(nóng)業(yè)、祭祀、軍事等社會(huì)活動(dòng)的“時(shí)機(jī)”——“時(shí)”的本義就是“時(shí)機(jī)”(“敬授民時(shí)”),古人設(shè)置復(fù)雜的歷法規(guī)則,創(chuàng)造了以年、月、日(以及后來(lái)無(wú)關(guān)天象的時(shí)、分、秒)為標(biāo)度的時(shí)間體系。當(dāng)這些標(biāo)度被數(shù)學(xué)化后,自然的時(shí)間就成為測(cè)度的時(shí)間。因此,亞里士多德認(rèn)為“時(shí)間是運(yùn)動(dòng)的數(shù)目”。
另一方面,能夠感知“自我”和“現(xiàn)在”的生命,都難逃生老病死的命運(yùn)。古人先驗(yàn)地意識(shí)到自己“向死而生”,聯(lián)想到現(xiàn)在進(jìn)入過(guò)去,未來(lái)進(jìn)入現(xiàn)在,人死不能復(fù)生,覆水不能再收——“時(shí)間之矢”仿佛是一條線性、均勻、“逝者如斯”的河流。
上述兩種經(jīng)驗(yàn)——標(biāo)度/測(cè)度時(shí)間經(jīng)驗(yàn)和時(shí)間之流經(jīng)驗(yàn)——奠定了數(shù)學(xué)化、空間化的時(shí)間觀的基礎(chǔ)。它們對(duì)應(yīng)不同的世界觀和歷史觀,啟發(fā)了人類對(duì)時(shí)間本質(zhì)的思考。古印度和古希臘人覺(jué)得時(shí)間是循環(huán)的:畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為時(shí)間就是恒星天球,柏拉圖將時(shí)間視為天球的永恒轉(zhuǎn)動(dòng);猶太教和基督教則基于上帝和創(chuàng)世的觀念,主張有始有終的線性時(shí)間。到了中世紀(jì)后期,線性時(shí)間觀已經(jīng)深入歐洲社會(huì),盡管循環(huán)時(shí)間觀在民間依然盛行。
14世紀(jì),使用擒縱機(jī)制、以重力為動(dòng)力的原始機(jī)械鐘出現(xiàn)在西歐的教堂和鐘樓,成為最早不間斷運(yùn)行的計(jì)時(shí)工具。重力鐘起初只是報(bào)時(shí)鐘,后來(lái)才增加了時(shí)針和分針。但是,它的走時(shí)極不準(zhǔn)確,每天的誤差多達(dá)十幾分鐘,與日晷、沙漏和刻漏相比并無(wú)突出優(yōu)勢(shì)。
直到1583年,伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時(shí)性——擺的周期與擺長(zhǎng)的平方根成正比。利用該原理,惠更斯于1657年制作了擺鐘,又于1675年發(fā)明了擺輪游絲。這不僅使機(jī)械鐘的誤差減少至每天1分鐘以內(nèi),也為便攜式鐘表的誕生鋪平了道路。
新式鐘表結(jié)合了兩種時(shí)間觀念:指針的運(yùn)動(dòng)既模擬循環(huán),也呈現(xiàn)流逝,時(shí)間單位從一刻鐘精確到分,然后到秒。此后數(shù)十年間,它開啟了一場(chǎng)影響深遠(yuǎn)的時(shí)間革命:鐘表時(shí)間進(jìn)入城市生活的每一個(gè)角落,激發(fā)了科學(xué)的火花,改變了社會(huì)的面貌,重構(gòu)了人與時(shí)間的關(guān)系,推動(dòng)了關(guān)于時(shí)間本質(zhì)的思考。德國(guó)科普作家和科學(xué)史家托馬斯·德·帕多瓦認(rèn)為,這是現(xiàn)代時(shí)間及其觀念被“發(fā)明”的年代,甚至是“近現(xiàn)代/新時(shí)代”的開端。他以2位著名見(jiàn)證者和參與者——牛頓(1643~1727)和萊布尼茨(1646~1716)——的生平為線索,講述了人類科技史、社會(huì)史和觀念史上的一個(gè)精彩篇章。
2
牛頓、萊布尼茨以及兩人之間的恩怨糾葛早已老生常談。不過(guò),萊布尼茨為后世留下了多達(dá)20萬(wàn)張草稿和1.5萬(wàn)封信的龐大遺產(chǎn),其整理和分析工作至今仍在進(jìn)行。德·帕多瓦根據(jù)最新研究成果,運(yùn)用多線敘事手法,將兩人的經(jīng)歷與重大歷史事件相交織,讓讀者跟隨300多年前西歐社會(huì)的動(dòng)蕩、變革與發(fā)展,逐漸走近2位令我們感到熟悉而又陌生的主人公。
不難發(fā)現(xiàn),牛頓和萊布尼茨有不少共同點(diǎn):他們都出身平民,父親很早去世,牛頓甚至是遺腹子,但家境都還算殷實(shí);兩人都是超越時(shí)代的天才和百科全書式的通才,年紀(jì)輕輕就在學(xué)界嶄露頭角;他們都懷著建立統(tǒng)一、自洽的世界知識(shí)體系的雄心,并矢志不渝;兩人都過(guò)著孤獨(dú)、勤奮而嚴(yán)格的生活,終身未婚,也沒(méi)有子女。
他們的差異同樣明顯:牛頓生長(zhǎng)在農(nóng)村,他首先通過(guò)觀察自然來(lái)認(rèn)識(shí)世界,而萊布尼茨成長(zhǎng)于大學(xué),書本是其學(xué)問(wèn)的主要來(lái)源——這將為雙方不同的哲學(xué)主張埋下伏筆;牛頓的生活洋溢著古典主義的節(jié)制和簡(jiǎn)樸,萊布尼茨則多了一絲巴洛克式的張揚(yáng)與浮夸;牛頓性格孤僻,其專斷、粗暴、刻薄的行事風(fēng)格讓人難以接受,而萊布尼茨不懼怕社交,說(shuō)起話來(lái)更是滔滔不絕;牛頓長(zhǎng)期擔(dān)任數(shù)學(xué)教授,對(duì)一官半職興趣不大,萊布尼茨則汲汲于公共事務(wù),對(duì)政治問(wèn)題有著宏大而獨(dú)到的見(jiàn)解。
令人意外的是,無(wú)論在學(xué)界還是仕途,牛頓都更加符合“成功”的標(biāo)準(zhǔn)。他不但提出了革命性的力學(xué)和光學(xué)理論,成為近代自然科學(xué)的集大成者,而且做事嚴(yán)謹(jǐn)周全,為英國(guó)皇家鑄幣廠的整合立下了汗馬功勞,被封為低階貴族;萊布尼茨則有些三心二意,雖輾轉(zhuǎn)于美因茨、巴黎、漢諾威、維也納和柏林,卻未能實(shí)現(xiàn)自己的政治抱負(fù)。相應(yīng)的,兩人迎來(lái)了迥異的結(jié)局——一位享受國(guó)葬待遇,備極榮哀,另一位去世后卻無(wú)人問(wèn)津。
究其客觀原因,我們?cè)谛率界姳淼钠占斑^(guò)程中可見(jiàn)一斑:英格蘭歷經(jīng)波折完成了資產(chǎn)階級(jí)革命,確立了君主立憲制,工商業(yè)蓬勃發(fā)展——倫敦成為領(lǐng)先的鐘表業(yè)中心(直到100年后被瑞士的日內(nèi)瓦和汝拉山區(qū)取代),平民獲得了更多的上升機(jī)會(huì);反觀德意志,它慘遭三十年戰(zhàn)爭(zhēng)的蹂躪,政治支離破碎,各邦固步自封,工商業(yè)明顯衰落。當(dāng)牛頓能夠長(zhǎng)期與各界精英為伍并“站在巨人的肩膀上”時(shí),萊布尼茨只能依靠通信與各國(guó)學(xué)者保持聯(lián)絡(luò),他的進(jìn)步思想也不為貴族階層所重視。
兩個(gè)未能殊途同歸的偉大靈魂從未謀面。牛頓一生沒(méi)有離開過(guò)英倫,萊布尼茨雖兩次到訪倫敦,卻與前者擦肩而過(guò)。兩人的接觸僅限于幾番學(xué)術(shù)通信。沒(méi)想到,這也埋下了誤會(huì)的種子。結(jié)果,牛頓和萊布尼茨之所以被后世相提并論,竟然是因?yàn)橐粯吨墓浮?
牛頓早在1665年就發(fā)明了流數(shù)術(shù),卻由于謙虛或固執(zhí)而沒(méi)有將成果公之于眾——他寧愿在與萊布尼茨的通信中“捉迷藏”。10年后,萊布尼茨率先發(fā)表了更加簡(jiǎn)潔實(shí)用的微積分體系。后人研究表明,雖然萊布尼茨可能對(duì)牛頓的思想片段略知一二,但他的發(fā)明足以被視為獨(dú)立完成。
然而,這無(wú)法阻止優(yōu)先權(quán)之爭(zhēng)演變成一場(chǎng)國(guó)際鬧。核钠鹨虿⒎2名當(dāng)事人的沖突,而是牛頓支持者們煽風(fēng)點(diǎn)火;爭(zhēng)吵發(fā)生后,皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)牛頓躲在幕后,指使學(xué)會(huì)針對(duì)萊布尼茨開展調(diào)查,卻沒(méi)有給后者辯解的機(jī)會(huì);深感委屈的萊布尼茨不愿妥協(xié)退讓,甚至引導(dǎo)輿論發(fā)動(dòng)反擊。英倫和歐陸學(xué)者分成兩個(gè)陣營(yíng),雙方從學(xué)術(shù)討論滑向人身攻擊,最終也未能達(dá)成和解。
從歷史上看,這場(chǎng)風(fēng)波只是不列顛與歐陸之間綿延至今的無(wú)數(shù)齟齬之一。就在同一時(shí)期,笛卡爾提出的旋渦理論阻礙了經(jīng)典力學(xué)在大陸獲得接受,牛頓堅(jiān)持的流數(shù)術(shù)也使英國(guó)數(shù)學(xué)發(fā)展延誤達(dá)數(shù)十年之久。事實(shí)上,近代以來(lái)的任何重大科學(xué)成果都不是某人被蘋果砸中后的靈光乍現(xiàn),而是歷代知識(shí)的積累、傳承和發(fā)展,是跨國(guó)交流與合作的結(jié)晶——開放帶來(lái)進(jìn)步,封閉必然落后。在全球聯(lián)動(dòng)日益緊密而科技壁壘可能被重新筑起的今天,這樣的信念尤為珍貴。
3
科學(xué)在成為我們所熟悉的模樣之前,走過(guò)了曲折的歷程。有意思的是,德·帕多瓦揭露的近代學(xué)術(shù)圈內(nèi)的爭(zhēng)名奪利、拉幫結(jié)派和數(shù)據(jù)造假現(xiàn)象——它們至今非常普遍,實(shí)際上也反映著西歐科學(xué)事業(yè)的蓬勃發(fā)展。17世紀(jì)后期,在培根、伽利略、開普勒、哈維和笛卡爾身后,對(duì)世界奧秘的探索仍局限于一個(gè)由大多擔(dān)任公職或教職的博學(xué)之士——馮·格里克、帕斯卡、波義耳、斯賓諾莎、惠更斯、胡克、列文虎克、牛頓、萊布尼茨、雷恩、佛蘭斯蒂德、哈雷等——所組成的小圈子。此后數(shù)十年間,這個(gè)群體在倫敦、巴黎和柏林建立了科學(xué)院和天文臺(tái),發(fā)行了最早的科學(xué)期刊,開始了最早的同行評(píng)審活動(dòng),簡(jiǎn)言之——推動(dòng)了現(xiàn)代自然科學(xué)的誕生。在此過(guò)程中,鐘表扮演了不容忽視的角色。
第一,鐘表推動(dòng)科學(xué)成為獨(dú)立的觀念體系。隨著新式鐘表的誕生,標(biāo)度時(shí)間徹底讓位于測(cè)度時(shí)間。時(shí)間獨(dú)立于自然現(xiàn)象,成為可被準(zhǔn)確計(jì)量的物理參數(shù),這強(qiáng)化了對(duì)世界的客觀性及其數(shù)學(xué)本質(zhì)的信念!叭绻@些計(jì)時(shí)器沒(méi)有被預(yù)先發(fā)明,牛頓在17世紀(jì)末創(chuàng)立普遍的運(yùn)動(dòng)和引力理論就是不可想象的。”
第二,鐘表提供了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心裝備。新式鐘表的精度大為提高,使進(jìn)行更加復(fù)雜的物理實(shí)驗(yàn)成為可能。而且,鐘表是一切精密機(jī)械的鼻祖,它的制造技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)適用于眾多科學(xué)儀器,正是后者決定了未來(lái)科研發(fā)展的方向。
第三,鐘表建立了學(xué)術(shù)界、手工業(yè)和政府的新型合作關(guān)系。鐘表匠是天然的高級(jí)技師,他們幫助惠更斯、胡克、萊布尼茨等學(xué)者把構(gòu)想變成實(shí)物——用今天的話說(shuō),就是科研成果轉(zhuǎn)化。為了解決“經(jīng)度難題”,英國(guó)政府設(shè)立專門委員會(huì)并對(duì)航海鐘表的設(shè)計(jì)者賜予重金——這可謂最早的科技政策之一。在這兩個(gè)案例中,我們可以看到各部門協(xié)同參與的現(xiàn)代創(chuàng)新體系的雛形。
也許,鐘表還可以部分解釋“大分流”為何發(fā)生。在1697年出版的《中國(guó)近事》里,萊布尼茨依然相信:“中國(guó)和歐洲代表了人類文化的兩座高峰,如果中西加強(qiáng)合作與文化交流,便可以達(dá)成完美和諧的世界!笨墒,當(dāng)利瑪竇以來(lái)的傳教士一次次將彼時(shí)最先進(jìn)的機(jī)械鐘表呈獻(xiàn)給中國(guó)皇帝,它們卻只是被視為“奇巧淫技”。即使是愛(ài)好西方科學(xué)技術(shù)的康熙帝,也從未認(rèn)識(shí)到這些器物的潛在價(jià)值,更不愿臣民接觸外夷的技術(shù)知識(shí)。于是,這些當(dāng)權(quán)者的私人玩物被封藏在禁宮深處達(dá)幾個(gè)世紀(jì),直到成為故宮博物院的展品。
結(jié)果呢?由于缺乏精密計(jì)時(shí)技術(shù),中國(guó)在被迫打開國(guó)門之前始終沒(méi)有出現(xiàn)發(fā)達(dá)的測(cè)度時(shí)
間,這在觀念和技術(shù)上阻礙了科學(xué)的進(jìn)步。更重要的是,鐘表未能在東亞催生出有序、高效的近代社會(huì)。在西方征服世界的過(guò)程中,新式鐘表提供的強(qiáng)大組織能力甚至發(fā)揮了比計(jì)時(shí)功能更關(guān)鍵的作用。
4
德·帕多瓦認(rèn)為:“從我們的時(shí)間文化來(lái)看,17世紀(jì)可謂設(shè)置了全新的標(biāo)準(zhǔn)。”客觀、數(shù)學(xué)的鐘表時(shí)間不僅改變了日常生活,也沖擊著原有的社會(huì)結(jié)構(gòu),打破了君主和教會(huì)對(duì)時(shí)間制度的壟斷。隨著私人鐘表的普及,時(shí)間成為公共品,進(jìn)而推動(dòng)了個(gè)體意識(shí)的覺(jué)醒。
以新式時(shí)間為參照,所有社會(huì)活動(dòng),無(wú)論是經(jīng)濟(jì)、宗教、軍事還是交通,無(wú)論是宮廷儀式還是私人約會(huì),突然都變得可預(yù)期、可規(guī)劃、可協(xié)調(diào),使百萬(wàn)人口的大都市也能夠像鐘表機(jī)械那樣運(yùn)轉(zhuǎn)有序。在克勞利的工場(chǎng),數(shù)學(xué)時(shí)間開始扮演組織者和控制者,成為機(jī)械化大生產(chǎn)的前提。因此,劉易斯·芒福德在20世紀(jì)總結(jié)道:“當(dāng)今工業(yè)時(shí)代的核心技術(shù)是鐘表,而不是蒸汽機(jī)!
新式時(shí)間將效率置于了前所未有的重要地位——效率(也就是速度)本身就是由測(cè)度時(shí)間所定義。時(shí)間如影隨形——效率無(wú)處不在;時(shí)間愈發(fā)精確——效率更加珍貴。當(dāng)效率成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的決定性因素和技術(shù)裝置的基本參數(shù),時(shí)間也被賦予價(jià)值——馬克思指出,商品價(jià)值決定于社會(huì)必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間。“時(shí)間就是金錢”的觀念,成為資本主義精神的座右銘,并隨著西方的擴(kuò)張被傳播到世界市場(chǎng)的各個(gè)角落。
不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)要求統(tǒng)一的時(shí)間。于是,地方時(shí)間被官方認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間取代,首先是城市,然后是國(guó)家,最后是全球——在鐵路和電報(bào)問(wèn)世之后。1847年,英國(guó)主要鐵路公司決定統(tǒng)一火車時(shí)刻表,以格林尼治時(shí)間取代地方時(shí)間;1880和1884年,格林尼治時(shí)間又先后被英國(guó)政府和國(guó)際社會(huì)確定為全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。如今,我們?cè)缫褜?duì)“天涯共此時(shí)”習(xí)以為常。當(dāng)北京站奏起《東方紅》的時(shí)候,伯爾尼鐘樓內(nèi)的機(jī)械裝置將同時(shí)敲響。
可是,當(dāng)數(shù)學(xué)的社會(huì)時(shí)間統(tǒng)一了世界,它也切斷了人(首先是城市居民)與自然的聯(lián)系。個(gè)體的行為必須與集體確立的時(shí)間相協(xié)調(diào),“守時(shí)”成為人們不得不遵守的美德。時(shí)間成了個(gè)人生活的指揮棒,讓整個(gè)社會(huì)圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)——就像凡爾賽的路易十四,但就算是太陽(yáng)王也離不開鐘表。于是,時(shí)間取代了傳統(tǒng)權(quán)威,卻建立了自己的暴政:沒(méi)有鐘表,個(gè)人無(wú)法生活,社會(huì)立刻癱瘓。人類試圖通過(guò)置閏、均時(shí)差和夏令時(shí)成為時(shí)間的主人,實(shí)際上卻成了時(shí)間的奴仆。
因此,盡管效率越來(lái)越高,分工越來(lái)越細(xì),時(shí)間始終屬于稀缺資源。甚至,人們?cè)谙嗷ジ?jìng)爭(zhēng)之外,還要與時(shí)間競(jìng)爭(zhēng),如同賽場(chǎng)上的跑者。在越收越緊的時(shí)間之網(wǎng)里,“人們對(duì)過(guò)去充滿了悔恨,對(duì)未來(lái)充滿了恐懼,試圖拼命地抓住現(xiàn)在”,甚至需要刻意打發(fā)富余的時(shí)間。就在這忙忙碌碌、熙熙攘攘之中,世人陷入一種集體焦慮,在抱怨“時(shí)間都去哪兒了”的同時(shí),只好絕望地懷念過(guò)去:“從前的日色變得慢,車、馬、郵件都慢……”
時(shí)至今日,我們的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)依然受到鐘表的主導(dǎo)。由于啟蒙運(yùn)動(dòng)和進(jìn)化論的勝利,我們或許會(huì)把時(shí)間描述成螺旋發(fā)展的——線性為主,循環(huán)為輔。就像在《歷史研究》中,湯因比用車輪比喻歷史的進(jìn)程:“這兩種相異運(yùn)動(dòng)的相互協(xié)調(diào)——一種主要的不可逆的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生于次要的重復(fù)性運(yùn)動(dòng)——可能就是我們所說(shuō)的節(jié)律的本質(zhì)!
但是,這并不是時(shí)間的本質(zhì)。與太陽(yáng)、流水和鐘聲一樣,鐘表時(shí)間只是時(shí)間的具象。想要探索真正的時(shí)間,我們必須追根溯源,尋找那個(gè)獨(dú)立于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和觀察者的時(shí)間本身。在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》開頭,牛頓區(qū)分了相對(duì)的、表觀的、通常的時(shí)間與絕對(duì)的、真實(shí)的、數(shù)學(xué)的時(shí)間。1715~1716年,他與萊布尼茨將就此展開一場(chǎng)影響深遠(yuǎn)的論戰(zhàn),進(jìn)而將兩人的對(duì)立推向高潮。
5
關(guān)于時(shí)間的論戰(zhàn)是微積分發(fā)明優(yōu)先權(quán)之爭(zhēng)的副產(chǎn)品,或者說(shuō),是英國(guó)王太子夫人威爾士親王妃卡羅琳(后成為喬治二世的王后)試圖調(diào)解糾紛的意外收獲。它比優(yōu)先權(quán)之爭(zhēng)更具學(xué)術(shù)價(jià)值,并且與前者一樣,不是發(fā)生在2位主角之間,而是由萊布尼茨與牛頓的代理人薩繆爾·克拉克展開的。
牛頓繼承了盎格魯—撒克遜的經(jīng)驗(yàn)主義傳統(tǒng)。在他看來(lái),獲取真知的唯一方法是對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。同時(shí),他深受當(dāng)時(shí)流行的機(jī)械論的影響,后者以“鐘表宇宙”為理想模型。為了構(gòu)建經(jīng)典力學(xué)體系,牛頓沿著老師艾薩克·巴羅的思路,將均勻、線性的數(shù)學(xué)時(shí)間(類似一條數(shù)軸)作為計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)、速度和加速度的前提。這種“絕對(duì)時(shí)間”是空間化的測(cè)度時(shí)間,可以追溯到亞里士多德!敖^對(duì)時(shí)間”與“絕對(duì)空間”都具有實(shí)在性,它們“共同構(gòu)成了一種讓所有事件發(fā)生于其中的容器”。
牛頓是虔誠(chéng)的新教徒(盡管是反三一論者),他“相信《圣經(jīng)》中的每一個(gè)字,包括《啟示錄》預(yù)見(jiàn)的世界終結(jié)。他認(rèn)為,自然秩序不能僅用自然法則加以解釋,而是上帝意志的一番宣示”。他反對(duì)假說(shuō),將時(shí)間稱為“神的感知”,并試圖用水桶實(shí)驗(yàn)證明“絕對(duì)空間”的存在,以間接推斷出“絕對(duì)時(shí)間”。
相反,萊布尼茨作為歐陸理性主義的代表,認(rèn)為上帝創(chuàng)造的世界為“所有可能世界中之最佳者”,已經(jīng)具有完美、前定的和諧。這種觀點(diǎn)接近自然神論,實(shí)際上已經(jīng)排除了上帝。他的世界是由能動(dòng)的、不可分割的精神實(shí)體“單子”和充足理由原則構(gòu)成的,是抽象和因果的!吧系鄄](méi)有創(chuàng)造任何單個(gè)粒子、空間或時(shí)間,而是一舉創(chuàng)造出了整個(gè)世界!
因此,萊布尼茨試圖超越機(jī)械論,拒絕將時(shí)間與具體物質(zhì)相關(guān)聯(lián)。他繼承和發(fā)展了奧古斯丁、貝克萊和笛卡爾的主張,認(rèn)為時(shí)間與空間只不過(guò)是人們從運(yùn)動(dòng)軌跡中產(chǎn)生的想象,是“與外物關(guān)聯(lián)并能為我們的知覺(jué)所察覺(jué)的純粹理性的觀念”!敖^對(duì)空間”或“絕對(duì)時(shí)間”無(wú)法被觀察和證明,存在的只有我們?cè)谖矬w及其變化狀態(tài)之間建立的、用以描述它們的關(guān)系,比如“先”、“后”與“同時(shí)”。他總結(jié)道:“空間是共時(shí)存在物的秩序,時(shí)間是非共時(shí)存在物的秩序。”
關(guān)于實(shí)在論和關(guān)系論的爭(zhēng)論只是這場(chǎng)論戰(zhàn)的邊緣話題之一。雙方你來(lái)我往,互設(shè)圈套,抨擊對(duì)方為無(wú)神論者。直到不久之后,萊布尼茨在貧病交加中辭世,通信戛然而止,這場(chǎng)辯論也沒(méi)有得出任何結(jié)論。但是,隨著經(jīng)典力學(xué)在此后兩個(gè)世紀(jì)內(nèi)被奉為真理,具有實(shí)在性的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間獲得了普遍接受。相反,萊布尼茨的時(shí)空理論既無(wú)法量化,也沒(méi)有形成體系,很快就被后人遺忘。
直到19世紀(jì)末,人類全面突破自身經(jīng)驗(yàn)的維度,哲學(xué)和科學(xué)界才重新發(fā)現(xiàn)關(guān)系主義的價(jià)值。柏格森拒絕了時(shí)間的實(shí)體化和空間化,取消了過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的藩籬,將時(shí)間統(tǒng)一到綿延。在科學(xué)領(lǐng)域,恩斯特·馬赫率先批判了水桶實(shí)驗(yàn),否定了相對(duì)于絕對(duì)空間的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的存在。接著,愛(ài)因斯坦基于光速不變?cè)硖岢隽霜M義相對(duì)論,致使時(shí)間和空間不再相互獨(dú)立,而是被統(tǒng)一為“四維時(shí)空”。1915年,愛(ài)因斯坦又在廣義相對(duì)論中進(jìn)一步指出,運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性是相對(duì)的,每個(gè)觀察者都能測(cè)得特殊的
“原時(shí)”。不存在絕對(duì)的參考系,“空間和時(shí)間只是我們進(jìn)行思考的方式”。可是,相對(duì)論把“絕對(duì)時(shí)空”請(qǐng)下了神壇,卻未能取得這場(chǎng)革命的徹底勝利,F(xiàn)代物理學(xué)的另一塊基石——量子力學(xué)盡管同樣刷新了人們對(duì)宇宙的認(rèn)知,卻始終未能超越“絕對(duì)時(shí)空”的框架。
隨著科學(xué)的發(fā)展,我們得以從更多的角度認(rèn)識(shí)時(shí)間:它或許是破解物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或能量傳遞的方式——根據(jù)熱力學(xué)第二定律,時(shí)間在大爆炸之前或熱寂之后都不存在;又或許是生命意識(shí)的反映——心理學(xué)認(rèn)為,我們所感受的“現(xiàn)在”不過(guò)是一段最多兩三秒的時(shí)長(zhǎng)。今天,雖然世人在日常生活中仍無(wú)法擺脫對(duì)絕對(duì)時(shí)間的想象,但已經(jīng)傾向于認(rèn)為,關(guān)系主義更接近時(shí)間的本質(zhì)。然而,只要大統(tǒng)一理論尚未建立,物理世界的終極圖景沒(méi)有展開,關(guān)于時(shí)間的討論就不會(huì)結(jié)束——也許永遠(yuǎn)都不會(huì)結(jié)束。
至少,在此之前,托馬斯·德·帕多瓦講述的故事可以讓我們重新審視自己的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)、時(shí)間工具(特別是鐘表——科學(xué)革命的活化石)和時(shí)間觀念,分辨自然/天文時(shí)間、人造/數(shù)學(xué)時(shí)間和時(shí)間本身,思考現(xiàn)代時(shí)間的“發(fā)明”及結(jié)果。如此,置身于躁動(dòng)的時(shí)間之網(wǎng),我們就能少一點(diǎn)無(wú)措和迷茫,多一分自信與堅(jiān)強(qiáng)。
2019年6月于北京
前 言
小時(shí)候,我有時(shí)會(huì)去工地上找我的父親。他是個(gè)泥瓦匠,從12歲起開始學(xué)習(xí)他父親的手藝,并把40厘米×20厘米×25厘米大小、在意大利南部叫作“tufi”的凝灰?guī)r石塊搬上梯子。我的父親在18歲時(shí)來(lái)到德國(guó)。
在沙堆中玩著抹刀的時(shí)候,我會(huì)在安全距離之外望著他如何將一塊塊石頭疊起并壘出墻體。盡管他的工具功能簡(jiǎn)單,但他建好的房屋都擁有完美豎直的墻面。最重要的是鉛垂線:一根懸著金屬柱塊或普通石塊的細(xì)線。懸垂重物有著特殊的指向。任憑萊茵河谷的地表高低起伏,山坡陡峭,那塊鉛錘總能使屋內(nèi)的垂直方向清晰可見(jiàn)。
為了回歸靜止,那一小塊金屬柱體總需要些時(shí)間。它不像造橋或采礦時(shí)使用的重物那樣沉。有時(shí),我耐心地與之玩耍,先使它恢復(fù)平衡,再有意地推動(dòng),看看它將擺動(dòng)多久。
很久之后我才得知,科學(xué)家也做過(guò)同樣的事。他們被規(guī)律擺動(dòng)的重物所吸引,計(jì)算其搖擺的次數(shù),制作出人類自古以來(lái)最精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)器。隨著擺鐘的出現(xiàn),時(shí)間在17世紀(jì)首次被劃分為分和秒。它們周期性的嘀嗒聲標(biāo)志著機(jī)械鐘的準(zhǔn)確性更進(jìn)一步,使科學(xué)的精密測(cè)量成為可能。擺鐘的發(fā)明和迅速普及正是探究加速度和力的新型物理學(xué)的前提。
可是,這些鐘表在測(cè)量什么?我們所稱的“時(shí)間”到底指什么,我們?cè)谥T事變化之中又通過(guò)什么判斷方位?
本書將再次回?fù)軙r(shí)鐘,從兩位迥異的大科學(xué)家的視角出發(fā)來(lái)觀察時(shí)間這一現(xiàn)象:艾薩克·牛頓,他是英格蘭東部的伍爾斯索普(Woolsthorpe)的一位牧羊人之子,從小觀察星辰并自己制作了太陽(yáng)鐘;以及戈特弗里德·威廉·萊布尼茨,他是萊比錫的一位教授之子,伴隨著教案和課程表成長(zhǎng)于大學(xué)的高墻之內(nèi)。
當(dāng)牛頓和萊布尼茨在1640年代出生時(shí),鐘表的面盤上既沒(méi)有秒針,也沒(méi)有分針。最普遍的計(jì)時(shí)工具是日晷和沙鐘。它們可以顯示依賴于光照條件的本地時(shí)間,或者像沙鐘那樣測(cè)量一段固定的時(shí)長(zhǎng)。雖然機(jī)械鐘也早已有之,比如教堂塔樓上的齒輪鐘或者裝飾奢華的桌鐘,但它們都是按照客戶個(gè)人要求定做的昂貴單件。這些令人驚嘆的自動(dòng)裝置能夠一邊整點(diǎn)報(bào)時(shí),一邊做出五花八門的動(dòng)作:有些是獅子在轉(zhuǎn)動(dòng)眼珠,有些是行刑者欲鞭打耶穌。至于所顯示的時(shí)間是否準(zhǔn)確,則通常是次要的。
但是,新式鐘表有所不同:在制作擺鐘時(shí),精通數(shù)學(xué)的自然科學(xué)家與鐘表匠——精密機(jī)械的先驅(qū)合作。1670年代,萊布尼茨在巴黎和倫敦近距離體驗(yàn)到,鐘表發(fā)展是如何與一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性研究攜手并進(jìn)的。在擺鐘發(fā)明近20年后,擁有“擺輪”這個(gè)美妙德文名稱的新發(fā)現(xiàn)在1675年引起廣泛關(guān)注。它是一個(gè)由盤繞的彈簧(即游絲)帶動(dòng)振蕩的小齒輪,這個(gè)細(xì)小裝置至今是機(jī)械懷表的核心部件。
游絲的出現(xiàn)使時(shí)間運(yùn)動(dòng)起來(lái)。新式鐘表首先在倫敦得到迅速推廣。在這個(gè)歐洲最大都會(huì)和世界貿(mào)易樞紐,每一天都已離不開縝密規(guī)劃,以至于在18世紀(jì)來(lái)臨之際,擁有鐘表對(duì)市民來(lái)說(shuō)已是司空見(jiàn)慣。鬧鈴裝置格外受歡迎,人們開始談?wù)摗笆貢r(shí)”,首次有運(yùn)動(dòng)員與時(shí)間賽跑,按日計(jì)酬的工人仿佛在按照考勤鐘上班。英格蘭正在邁向資本主義的時(shí)間經(jīng)濟(jì)。
如果沒(méi)有新式鐘表,牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(PhilosophiaeNaturalisPrincipiaMathematica,簡(jiǎn)稱《原理》)幾乎是不可想象的。他在其中提出了革命性的運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)和以加速度為核心的重力理論,后者需要精準(zhǔn)的時(shí)間測(cè)量才能獲得實(shí)驗(yàn)證明。在他之前,英國(guó)皇家學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室主任羅伯特·胡克(RobertHooke)已經(jīng)用一個(gè)圓錐擺模擬了行星運(yùn)動(dòng),并首次正確地指出了它們的正圓和橢圓軌道。牛頓認(rèn)為,胡克在重力理論方面提供了關(guān)鍵性的啟發(fā)。
沒(méi)有哪位科學(xué)家像牛頓那樣深刻地影響了對(duì)時(shí)間的思考。按照他的說(shuō)法,所有行星、衛(wèi)星和其他天體都在一個(gè)萬(wàn)有時(shí)間的背景下運(yùn)轉(zhuǎn)!敖^對(duì)的、真實(shí)的和數(shù)學(xué)的時(shí)間自身流逝,它的本質(zhì)均勻,不與外界事物發(fā)生任何聯(lián)系!
相反,對(duì)萊布尼茨來(lái)說(shuō),時(shí)間并非簡(jiǎn)單地存在。它不是所有事物在其中發(fā)生的某種真實(shí),而首先是一種意識(shí)現(xiàn)象。不過(guò),我們主觀的時(shí)間體驗(yàn)不只包括內(nèi)心過(guò)程。時(shí)間是一種“純粹理性的觀念”,它也與外部事物相關(guān),使我們能夠獲得感知。
世界的多樣性和復(fù)雜性令萊布尼茨著迷。他的形而上學(xué)追蹤存在的豐富多彩,直入最微小個(gè)體的表現(xiàn)形式。這位哲學(xué)家架設(shè)了一座從主觀的時(shí)間知覺(jué)到社會(huì)的、可計(jì)量的時(shí)間的橋梁。
因?yàn)樽詣?dòng)裝置內(nèi)部存在一個(gè)以固定方式作用的因果機(jī)制,所以我們通過(guò)查看鐘表,能夠可靠地區(qū)分此前和此后發(fā)生的事情。但即使沒(méi)有鐘表,我們也能與他人就某件事發(fā)生得較早或較晚達(dá)成一致。按照萊布尼茨的說(shuō)法,我們不斷認(rèn)識(shí)事物及其變化狀態(tài)之間的因果關(guān)系,并以此為基礎(chǔ),才建立起一個(gè)時(shí)間秩序。
萊布尼茨不只是位抽象的思想者,他自己設(shè)計(jì)了鐘表模型,發(fā)明了一個(gè)不計(jì)數(shù)任何時(shí)間單位卻掌握全部四則運(yùn)算的自動(dòng)裝置。通過(guò)與鐘表匠合作,他想出了用以代表自然數(shù)的新式機(jī)械部件,設(shè)計(jì)了輸入和結(jié)果機(jī)關(guān),并向他的“活計(jì)算機(jī)”投入了一大筆經(jīng)費(fèi)。此外,設(shè)計(jì)二進(jìn)制計(jì)算器的念頭似乎也在1679年閃現(xiàn)。您無(wú)法想象,萊布尼茨為您的電子計(jì)算機(jī)耗費(fèi)了多少心血!
這位德國(guó)人留下約1.5萬(wàn)封學(xué)者通信,今天已是世界文化遺產(chǎn)的一部分。他多次試圖聯(lián)系英國(guó)數(shù)學(xué)界的領(lǐng)軍人物(指牛頓)。得益于微積分,牛頓成功地掌握了行星和其他天體在每個(gè)時(shí)刻/時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。不過(guò),這位獨(dú)來(lái)獨(dú)往的劍橋?qū)W者沒(méi)有公開他的演算,而是繼續(xù)保密。
在他之后接觸到相同計(jì)算方法的萊布尼茨收獲了聲譽(yù)。萊布尼茨把微分和積分加以包裝,成為使用至今的符號(hào)語(yǔ)言,并自1684年起在歐洲大陸公布。在那個(gè)時(shí)代的兩位卓越數(shù)學(xué)家之間的少數(shù)信件往來(lái)中,開始了一場(chǎng)狡猾的捉迷藏游戲。兩人起初對(duì)彼此的敬意很快被競(jìng)爭(zhēng)思維所掩蓋。結(jié)果,他們點(diǎn)燃了一場(chǎng)數(shù)學(xué)史上最激烈的優(yōu)先權(quán)之爭(zhēng)。當(dāng)萊布尼茨所效力的漢諾威選帝侯格奧爾格·路德維希(喬治·路德維格)在1714年加冕為英國(guó)國(guó)王喬治一世時(shí),它進(jìn)一步升級(jí)為國(guó)家事件。直到萊布尼茨離世前不久,這場(chǎng)爭(zhēng)執(zhí)才在威爾士親王妃(勃蘭登堡-安斯巴赫的卡羅琳,英王喬治二世之妻)的干預(yù)下以一場(chǎng)關(guān)于空間與時(shí)間的重要辯論結(jié)束。
*
我們的時(shí)間意識(shí)和在西方社會(huì)中經(jīng)常感到的時(shí)間匱乏體現(xiàn)了一種文明進(jìn)程,其中有越來(lái)越多的活動(dòng)在邊際狹窄的時(shí)間網(wǎng)格背景下進(jìn)行。本書再次鋪陳時(shí)間的歷史。它回望新式時(shí)間計(jì)量在歐洲出現(xiàn)的時(shí)代。那時(shí),對(duì)于時(shí)間的理解還沒(méi)有受到無(wú)處不在的鐘表的影響,哲學(xué)也還沒(méi)有擴(kuò)展成它后來(lái)的眾多科目。
本書各章節(jié)將往來(lái)于英格蘭和大陸之間。它們將講述歐洲貴族宮廷和大都會(huì)是如何引入馬車運(yùn)輸和夜間路燈的,報(bào)紙和雜志行業(yè)是如何擴(kuò)大傳播的,大城市里對(duì)持續(xù)測(cè)定時(shí)間的需求是如何增長(zhǎng)的,以及配有分針和秒針的鐘表是在何種社會(huì)情景下出現(xiàn)的。
與此同時(shí),時(shí)間也成為自然科學(xué)的研究對(duì)象。牛頓創(chuàng)造了成為物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間概念。他的“絕對(duì)時(shí)間”是一個(gè)堅(jiān)實(shí)的參照系,所有天體都在其中運(yùn)動(dòng)。與標(biāo)準(zhǔn)化的鐘表時(shí)間能夠協(xié)調(diào)大城市里各人的活動(dòng)類似,“絕對(duì)時(shí)間”降低了物理學(xué)客體相互作用的復(fù)雜程度。
這樣固然便于理解,我們?yōu)槭裁凑務(wù)摗皶r(shí)間”。但萊布尼茨恰恰強(qiáng)烈反對(duì)時(shí)間被如此物化。對(duì)他來(lái)說(shuō),“時(shí)間本身”并不存在,存在的只有事件之間的時(shí)間關(guān)系。這位哲學(xué)家建立了一個(gè)關(guān)系的時(shí)間理論,但后者處在牛頓物理學(xué)的陰影之下,因而很快被遺忘。
直到20和21世紀(jì),在恩斯特·馬赫在科學(xué)哲學(xué)領(lǐng)域、阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在物理學(xué)領(lǐng)域、諾貝特·埃利亞斯在社會(huì)學(xué)領(lǐng)域分別代表了一種萊布尼茨意義上的關(guān)系主義之后,它才重新獲得支持。特別是統(tǒng)一廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的嘗試遇到困難,使得當(dāng)今人們對(duì)萊布尼茨時(shí)間觀念的興趣升溫。從中可見(jiàn),現(xiàn)代物理學(xué)的重要理論對(duì)于其背后的時(shí)間的理解存在顯著分歧,猶如萊布尼茨和牛頓的觀點(diǎn)的差異。他們關(guān)于空間和時(shí)間的爭(zhēng)論至今沒(méi)有得到足夠的審視。
這兩位非凡人物的對(duì)立占據(jù)本書的中心。本書將展示,精準(zhǔn)到分的鐘表是如何在17世紀(jì)末首次進(jìn)入市民家庭并給人類背上包袱的,速度是如何降臨世間的,精確的鐘表時(shí)間是如何擊敗本地太陽(yáng)時(shí)的,以及最后,時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是如何從可知的天象中獲得獨(dú)立的,簡(jiǎn)而言之:為什么近現(xiàn)代是名副其實(shí)的。這場(chǎng)發(fā)現(xiàn)之旅將從人物傳記出發(fā),帶領(lǐng)我們沿著時(shí)間計(jì)量和人類時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的軌跡,走向不斷加速的現(xiàn)代世界——一個(gè)躁動(dòng)的世界。
托馬斯·德·帕多瓦(Thomas de Padova),生于1965年,曾在波恩和博洛尼亞學(xué)習(xí)物理學(xué)和天文學(xué),現(xiàn)居柏林,職業(yè)是自由撰稿人。盛世同,生于冷戰(zhàn)末年,金陵人士。觀天地,品歷史,問(wèn)道求真,克己愛(ài)人。
前 言/001
第一部 陰影的時(shí)間
小地主/013
一切和約之和約/030
艾薩克的鐘面/044
大學(xué)開放日/059
圍繞虛無(wú)的爭(zhēng)吵/078
第二部 鐘表的時(shí)間
擺鐘的發(fā)明/097
萊布尼茨在巴黎/116
輿論的風(fēng)口浪尖/138
一根彈簧引發(fā)的騷動(dòng)/163
城市的時(shí)間,鄉(xiāng)村的時(shí)間/193
第三部 數(shù)學(xué)的時(shí)間
腦海中的曲線/219
兔子和刺猬/240
一個(gè)新的世界體系/270
絕對(duì)的、真實(shí)的和數(shù)學(xué)的時(shí)間/294
第四部 躁動(dòng)的時(shí)間
“現(xiàn)在”有多長(zhǎng)?/323
爭(zhēng)吵開始了/359
做自己的裁判/384
測(cè)定經(jīng)度的獎(jiǎng)賞/417
時(shí)間之謎/439
時(shí)間究竟為何物?/467
附 錄
致 謝/497
時(shí)間表/498
注 釋/504
參考文獻(xiàn)/511
人名索引/519
圖片來(lái)源及版權(quán)說(shuō)明/522
你還可能感興趣
我要評(píng)論
|