為什麼說鐘錶才是工業時代的核心技術?

為什麼說鐘錶才是工業時代的核心技術?

 

時間”是什麼?當我們說“一寸光陰一寸金”時,我們到底在說什麼?“守時”如何成為了一種天經地義的美德?

 

現代時間的發明,原本只是牛頓和萊布尼茨那場關於微積分的著名論戰的副產品,卻深刻地改變了世界。社會科學文獻出版社新近引進出版的《萊布尼茨、牛頓與發明時間》一書,將兩位學者的雙重傳記融入了關於時間的本質探討中。本期“閱讀”邀請該書譯者獨家撰稿,和我們的讀者一起,追憶現代時間的發明。               ——編者

 

從前慢,時間是春華秋實、鬥轉星移

 

提到“時間”,我們的腦海裡有時會浮現出一輪上升的紅日、一條奔騰的河流,幾根轉動的指標,伴隨著嘀嗒的響聲。但是仔細想來,上述形像是相互矛盾的——有些是線性的,有些則是循環的。所以,時間至少是兩種觀念的混合物,它們都來源於對自然的觀察。

 

仰望星空,時間具有週期性。地球、太陽和月亮的互動產生了晝夜、四季和月相的現象,它們在數十億年間與生物的演化相伴,在後者體內注入了天然的節拍。

 

俯察世間,時間又具有流逝性。生老病死、覆水難收等現象反映出某種秩序,彷彿萬物的變化遵循著特定的方向。

 

於是,在語言形成——也就是《人類簡史》所說的“認知革命”的過程中,“日”“月”“年”這些單位,以及“先後”“早晚”或者“過去、現在、未來”這些知覺從生理層面進入意識層面,構成了人類最原始、最純粹的時間觀念。

 

進入農業社會以來,為了滿足農耕、軍事和祭祀活動的需要,人們試圖把不同的時間單位統一起來。但是,天體的運動不是均勻的,其執行週期也過於單調。因此,人類的時間係統與其說是對自然節律的模倣,不如說是以數學為基礎的自我完善,例如在月和日之間插入星期,用十二進位制統一年和月、日和時,用六十進位制創造出刻及(晚近的)分、秒等較小的時間單位。

 

當古人開始思考“時間”的本質的時候,它已經被人造係統的數學屬性包裝起來。古希臘哲學家強調時間的週期性。畢達哥拉斯學派認為時間就是恆星天球,柏拉圖將時間視為天球的永恆轉動,亞堣h多德則認為“時間是運動的量度”。猶太教及後來的基督教則基於從創世到末日的歷史觀,主張有始有終的線性時間。

 

到了中世紀後期,歐洲社會逐漸形成了線性為主、循環為輔的時間觀念。人們在南牆上畫出刻度盤,製成太陽鍾(日晷);在高塔上懸掛報時鐘,用來通知祈禱、會議和集市;為了計算更加精確的時間,可以使用焚香、刻漏(水鍾)或沙漏(沙鍾);夜深人靜的時候,還有守夜人巡街打更。

 

據歷史記載,北宋宰相蘇頌主持興建了全世界最早的天文鐘“水運儀象臺”,它已經使用了擒縱裝置。直到三百多年後,歐洲才出現裝有擒縱器、以重力為動力的機械鐘。它的優勢是可以不依靠外力而持續執行,但是每天的誤差高達十幾分鍾。

 

1583年,伽利略發現了擺的等時性——擺長與擺的週期的平方成正比。利用該原理,惠更斯於1657年製作了擺鐘,又於1675年發明了擺輪遊絲。前者使機械鐘的誤差減少至每天一分鐘以內,後者則為行動式鐘錶的誕生鋪平了道路。隨著計時變得精確,生活中的時間單位從刻精確到分,然後到秒;由於計時工具的種類和規格更加靈活多樣,時間也走進千家萬戶,變得如影隨形。

 

就這樣,在兩位近代偉大人物——牛頓和萊布尼茨所生活的時代,一場變革的大幕徐徐拉開了。

 

為什麼說鐘錶才是工業時代的核心技術?

 

“水運儀象臺”(資料圖)

 

沒有鐘錶,不足以談“時間就是金錢”

 

17世紀後期,對世界奧祕的探索仍侷限於一個由大多擔任公職或教職的博學之士所組成的小圈子。幾十年內,這個群體在倫敦、巴黎和柏林建立了科學院和天文臺,發行了第一份科學期刊,開始了最早的同行評審活動,簡言之——推動了現代自然科學的誕生。

 

在此過程中,鐘錶扮演了不容忽視的角色。

 

其一,鐘錶推動科學成為獨立的觀念體係。

 

隨著新式鐘錶的誕生,時間徹底獨立於自然現象,成為可被準確計量的重要物理引數“t”,這強化了對世界的客觀性及其數學本質的信念。牛頓將他的代表作命名為《自然哲學的數學原理》。“如果這些計時器沒有被預先發明,牛頓在17世紀末創立普遍的運動和引力理論就是不可想象的。”

 

其二,鐘錶提供了科學實驗的核心裝備。

 

新式鐘錶的精度大為提高,使進行更加複雜的物理實驗成為可能。鐘錶是一切精密機械的鼻祖,它的製造技術和經驗適用於眾多科學儀器,正是後者決定了未來科研發展的方向。

 

其三,鐘錶建立了學術界、手工業和政府的新型合作關係。

 

以湯皮恩為代表的鐘錶匠是天然的高階技師,他們幫助惠更斯、胡克、萊布尼茨等學者把點子變成實物——用今天的話說,就是科研成果轉化。為了解決“經度難題”,英國政府設立專門委員會並重金懸賞航海鐘錶——這可謂是最早的科技政策之一。在這兩個案例中,我們可以看到各部門協同參與的現代創新體係的雛形。

 

不難理解,鐘錶是近代科學革命的一把鑰匙。但同樣重要的是,鐘錶時間提供了強大的組織能力,改變了人與時間的關係,最終催生出有序、高效、統一的現代社會。

 

“從我們的時間文化來看,17世紀可謂設定了全新的標準。”懷錶和座鐘的出現不僅改變了日常生活,也衝擊著原有的社會結構,打破了君主和教會對時間制度的壟斷。隨著私人鐘錶的普及,時間成為公共品,推動了個體意識的覺醒。

 

鐘錶使得時間可以被隨身攜帶。而以新式時間為參照物,所有社會活動,無論是經濟、宗教、軍事還是交通,無論是宮廷儀式還是私人約會,突然都變得可預期、可規劃、可協調,使百萬人口的大都市也能夠像鐘錶機械那樣運轉有序。在克勞利工廠,數學時間開始扮演組織者和控制者,成為機器化大生產的前提。

 

因此,劉易斯·芒福德在20世紀總結道:“當今工業時代的核心技術是鐘錶,而不是蒸汽機。”

 

新式時間將效率置於前所未有的重要地位——效率(也就是速度)本身就是由測度時間定義的。時間如影隨形,則效率無處不在;時間愈發精確,則效率更加珍貴。當效率成為市場競爭的決定性因素和技術裝置的基本引數,時間也被賦予價值——馬克思指出,商品價值決定於社會必要勞動時間。“時間就是金錢”的觀念,成為資本主義精神的座右銘,並隨著西方的擴張被傳播到世界市場的各個角落。

 

為什麼說鐘錶才是工業時代的核心技術?

 

建於1410年的布拉格天文鐘/CFP

 

不斷擴大的市場要求統一的時間。於是,地方時間被官方認定的標準時間取代,首先是城市,然後是國家,最後是全球——在鐵路和電報問世之後:1847年,英國主要鐵路公司決定統一火車時刻表,以格林尼治時間取代地方時間;1880年和1884年,格林尼治時間又先後被英國政府和國際社會確定為全國標準時間和世界標準時間。

 

古人云“天涯共此時”,全球化時代的原子鐘和網際網路果真做到了這一點。

 

可是,當數學的社會時間統一了世界,它也切斷了人與自然的聯絡。如今,當城市居民說起時間,指的往往不是日出日落、春華秋實、鬥轉星移這般美妙的景象,而是一張冰冷的刻度盤或者幾個乾枯的數字。

 

對於使個體行為與集體時間相協調,並把“守時”作為天經地義的美德,我們或許早就習以為常。但是,每當我們為了完成一項緊急任務而通宵達旦,或是在上班人流中匆匆行走的時候,或許能夠體會到:時間成了個人生活的指揮棒,讓整個社會圍繞它運轉。它取代了傳統權威,卻建立了自己的暴政:沒有鐘錶,個人無法生活,社會立刻癱瘓。人類試圖通過置閏、均時差和夏令時成為時間的主人,實際上卻成了時間的奴僕。

 

“一寸光陰一寸金”。儘管效率越來越高,分工越來越細,時間卻始終是稀缺資源。甚至,人們在相互競爭之外,還要與時間競爭,甚至為了工作而犧牲睡眠。在越收越緊的時間之網裡,“人們對過去充滿了悔恨,對未來充滿了恐懼,試圖拼命地抓住現在,”甚至需要刻意打發富餘的時間。

 

就在這忙忙碌碌、熙熙攘攘之中,世人陷入一種集體焦慮,一邊抱怨“時間都去哪兒了”,一邊絕望地懷念著過去:“從前的日色變得慢,車、馬、郵件都慢……”

 

時至今日,雖然鐘錶的計時功能逐漸被手機取代,我們的時間經驗依然深受鐘錶的影響。由於啟蒙運動和進化論的勝利,我們或許會把時間描述成螺旋發展的——兼具進步和循環兩種特徵。但是,鐘錶時間與太陽、流水和鐘聲一樣,只是時間的具象。想要解決本文開頭提到的時間實在性問題,我們必須追根溯源,尋找那個獨立於物質、運動和觀察者的時間本身。

 

300年前,就在那場時間革命的程序之中,牛頓和萊布尼茨就曾為此展開過一場影響深遠的論戰,書寫了哲學史和科學史上的一個重要篇章。

 

時間到底為何物?一場從牛頓到愛因斯坦都參與的辯論

 

牛頓和萊布尼茨之間的恩怨糾葛早已是老生常談。英倫和歐陸的學者們一度圍繞誰首先發明瞭微積分而分裂為兩個陣營,詳情在此不論。關於時間的論戰是這場爭執的副產品,具體而言,是英國王太子妃卡羅琳試圖調解糾紛的意外收穫,並且它也不是在兩位主角之間,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-撒克遜的經驗主義傳統。在他看來,獲取真知的唯一方法是對現象進行數學描述。為了構建經典力學體係,牛頓沿著老師艾薩克·巴羅的思路,將均勻、線性的數學時間(類似一條數軸)作為計算物體運動、速度和加速度的前提。在《原理》開頭,牛頓區分了相對的、表觀的、通常的時間與絕對的、真實的、數學的時間。“絕對時間”與“絕對空間”都具有不受任何事物影響的實在性,它們“共同構成了一種讓所有事件發生於其中的容器”。他把時間稱為“神的感知”,並試圖用水桶實驗證明“絕對空間”的存在,以間接推斷出“絕對時間”。

 

相反,萊布尼茨作為歐陸理性主義的代表,認為如果時間和空間是絕對和永恆的,那就違背了充足理由原則,也有損於上帝的尊嚴。萊布尼茨試圖用唯心主義超越機械論,拒絕將時間與具體物質相關聯。他繼承和發展了奧古斯丁、貝克萊和笛卡爾的主張,認為時間與空間衹不過是人們從運動軌跡中產生的想象,是“與外物關聯並能為我們的知覺所察覺的純粹理性的觀念”。“絕對空間”或“絕對時間”無法被觀察和證明,存在的衹有我們在物體及其變化狀態之間建立的、用以描述它們的關係,比如“先”“後”與“同時”。他總結道:“空間是共時存在物的秩序,時間是非共時存在物的秩序。”

 

為什麼說鐘錶才是工業時代的核心技術?

 

雙方各寫了五封信,你來我往,互設圈套來抨擊對方。不久,萊布尼茨在貧病交加中辭世,通訊戛然而止,這場辯論也沒有得出任何結論。但是,隨著經典力學在此後兩個世紀內被奉為真理,具有實在性的絕對空間和絕對時間獲得了普遍接受。相反,萊布尼茨的時空理論既無法量化,也沒有形成體係,很快就被遺忘了。

 

直到19世紀末,人類全面突破自身經驗的維度,哲學和科學界才重新發現關係主義的價值——

 

柏格森拒絕了時間的實體化和空間化,取消了過去、現在和未來的樊籬,將時間統一到綿延。

 

在科學領域,恩斯特·馬赫率先批判了水桶試驗,否定了相對於絕對空間的絕對運動的存在。

 

接著,愛因斯坦基於光速不變原理提出了狹義相對論,將時間和空間統一為“四維時空”即引力場。1915年,他在廣義相對論中進一步指出,運動的同時性是相對的,每個觀察者都能測得特殊的“原時”。不存在絕對的參考係,“空間和時間只是我們進行思考的方式”。

 

現代物理學的另一塊基石——量子力學則認為,時間和空間在普朗克尺度下都是非連續的,甚至不存在於基礎理論之中。

 

雖然世人在日常生活中仍無法擺脫對絕對時間的執念,但越來越多的證據表明關係主義更接近時間的本質。當然,萊布尼茨儘管認識到絕對時空觀的侷限性,他為關係主義提出的論據仍與當今的認識相去甚遠。“圈量子引力”理論的代表人物、義大利物理學家卡洛·羅韋利在《時間的秩序》一書中總結道,時間不具有統一性、方向性、獨立性和確定性。根據熱力學第二定律,它或許是熵增加的軌跡,又或許是作為特殊狀態的生命對記憶和預期過程的感知。然而,羅韋利的思考畢竟還是猜想。只要大統一理論尚未建立,物理世界的終極圖景沒有展開,關於時間的討論就不會結束——也許永遠不會結束。

 

在此之前,我們至少能夠回顧一下自己的時間經驗、時間工具和時間觀念,分辨自然時間、數學時間和時間本身,思考如何更好地規劃生活,讓自己成為時間的主人。如此,置身於躁動的時間之網,我們就能少一點無措和迷茫,多一分自信和堅強。

 

作者:盛世同

標籤: