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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
