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论时间¹

时间是一个非常神秘的东西。它几乎就像人的意识一样不可捉摸，很难锚定。时间似乎是一直在流动的，像不断翻滚向前的江水。但是，使时间流动起来的又是什么东西呢？我们普通人对时间的感觉是，“现在”才是实际存在的唯一时间。过去只是一段阴影般的记忆，未来则是一种模糊的不确定性。但物理学家不这样看。“现在”在物理学家的方程式中并没有特殊地位。有些现代物理学家甚至已经将“现在”描述为一种错觉，说它不过是观察者的思维的产物。

对于诗人来说，时间完全是一种感觉。他们听到时间驾驶着有翅膀的战车，轰鸣着急匆匆地赶赴各地的战场；他们渴望时间在沙地上留下永恒的脚印；他们想象有更多的时间为自己留驻；他们希望登上时间的大篷车，哪怕只有一天也好……有谚语说，拖延就是偷走时间的小偷；时间留下的针脚没有人能数清。考古学家挖掘出了玫红色的城市，说那是历史时间走到一半时留下来的。当酒馆老板说出那一声“先生，请慢走”的时候，时间早就溜走了。我们浪费时间、消耗时间、节约时间、挥霍时间、消磨时间。

早在钟表或日历出现在地球上之前，人类，还包括所有的动物和植物，一直以天文周期来衡量自己的生命长短。天空的星辰就是巨大的钟表：地球围绕自身的轴线自转、地球围绕太阳公转以及月球围绕地球转动。

直到今天，仍然有很多人认为地球在夏天要比在冬天更加接近太阳。如果真的是这样，那么澳大利亚将与英国同时进入冬天。这种“北半球沙文主义”的另一个很明显的例子是这样的科幻故事：当一群太空旅行者在某个非常遥远的星系中旅行时，他们在怀旧的气氛中想起了自己的母星，也就是地球：“想一想我们的家园吧，现在地球应该是春天了！”

天空中还有一个大钟表是月球的轨道，它主要通过潮汐对生物产生影响。许多海洋生物根据某种“月亮历法”来“安排”自己的生活。例如，太平洋矶沙蚕生活在珊瑚礁的缝隙中。每年10月的下弦月期间，有两天是这种动物的特殊日子：清晨，所有太平洋矶沙蚕虫的身子的后半截会同时断开，游到海面上，展开堪称疯狂的繁殖活动。这些“后半截身子”非常了不起，不仅会游动和交配，甚至拥有自己的双眼。

同样的事情在28天后还会再发生一次，那是在11月的下弦月期间。这种繁殖活动是完全可以预见的，因此旁边海岛上的渔民都必须准时驾驶独木舟出海，捞取矶沙蚕虫的“后半截身子”，那是一道珍贵的美味佳肴。

需要注意的是，太平洋矶沙蚕并不是通过对来自天空的某种特定信号做出反应来实现同步的。相反，每只太平洋矶沙蚕都能够独立地计算月球运行周期。它们用相同的数据得出了相同的总和，就像所有优秀的科学家们都能得出同样的结论一样，它们在同一时间让身体的后半截断开。

同样的道理，植物也能够通过整合连续多天的白昼长度的变化，来实现花期的同步。许多鸟类也通过同样的方法确定自己的繁殖季节。在实验室中，不时地打开和关闭人造灯，模拟出一年中不同时间的白昼长短，就可以很容易地证明这一点。

大多数动物和植物，甚至可能所有的活细胞，都拥有生物化学形式的“内部时钟”。这些生物钟的外在表现形式是各种各样的生理节律和行为节律。衡量生物钟的方法多达几十种。生物钟与外部的天文钟相联系，而且通常与天文钟同步。但更有意思的是，如果将生物钟与外界隔离，它仍然会继续“走”下去。因此，生物钟真的是“内部时钟”。很多人都经历过飞行时差，那是个体的内部时钟在跨越了多个时区后，被外部的授时因子（Zeitgeber）²强行重置的结果。

经度与时间密切相关。18世纪，约翰·哈里森（John Harrison）之所以能够在量定经度竞赛中获胜，凭借的就是一个即使被带到大洋中仍然非常准确的钟。与此类似的是，需要定时迁徙的鸟类也有能力利用自己内部的生物钟导航。

下面这个例子也可以很好地说明内部时钟的原理。正如大家都知道的，工蜂有一个“代码”，能够告诉同伴自己在哪里找到了食物。这个代码是一种“8”字形的舞蹈，工蜂们是在蜂箱内部的垂直蜂房上跳这种“8”字舞的。在“8”字中间会有一条直线，它的方向指明了食物所在地点的方位。由于“8”字舞是在蜂房的垂直面进行的，而食物所在的角度则是在水平面上的，所以这种舞蹈必定存在某种编码的惯例。据信，这种惯例是，垂直蜂房向上的方向代表了水平面上太阳的方向。因此，如果一只工蜂头朝着垂直蜂房向上的方向跳起了“8”字舞，就是在告诉其他蜜蜂离开蜂箱，朝着太阳的方向飞去。如果跳舞时，飞行直线在垂直蜂房向上方向的右侧成30°角，那么就是告诉其他蜜蜂，离开蜂箱，向太阳右侧30°的方向飞去。

确实，这是一种非常引人注目的模式，卡尔·冯·弗里希（Karl von Frisch）首次发现它时，很多人都觉得难以置信。但是，这确实是真的。³而且，对蜜蜂的舞蹈的进一步研究，还使我们再一次回到了对时间的感觉这个问题上来。以太阳作为参考点存在一个问题——太阳本身也在移动。或者说，由于地球的自转，太阳似乎一直在移动（在北半球是从左到右移动）。那么，蜜蜂是如何应对这种困难的呢？

冯·弗里希将蜜蜂“困”在他设置的观察箱中，连续进行了几个小时的实验。蜜蜂们一直在跳舞，而弗里希注意到了一些事实。说真的，实验结果实在太好了，简直难以相信是真的。随着时间的推移，那些跳舞的蜜蜂慢慢地改变了舞蹈中直线的方向，继续把正确的食物所在方向告诉其他蜜蜂，以纠正太阳位置的变化带来的影响。它们确实做到了这一点，而且不要忘记，它们是在蜂箱之内跳舞，因此看不见太阳。这就是说，它们使用了自己的内部时钟来补偿它们所“知道”的太阳方位的变化。

只要细想一下，我们就知道这个发现有非常重要的意义。它意味着，蜜蜂舞蹈中的直线会像一个普通时钟的时针一样旋转，但旋转的方向是逆时针的（在北半球），正如日晷上的阴影一样。如果你是冯·弗里希，难道你不会因为发现了这样重要的现象而快乐至极吗？

事实上，即使是在人类发明钟表之后，日晷仍然是必不可少的，因为它可以用来校准钟表，使钟表与天空中的巨大“钟表”保持同步。因此，在这个意义上，希莱尔·贝洛克（Hilaire Belloc）的如下诗句对日冕其实是相当不公平的：

我是一只日晷，我把事情搞砸了；

如果我是一只手表，那就可以做得好得多。

其实，贝洛克写了一系列关于日晷的诗篇，不过知道的人不是太多。这些诗有的幽默，有的阴郁，还有一些很符合我们这个展览“与时间赛跑”的主题：

影子爬得多么缓慢啊；但是，当它爬过去时，

影子落得多么快啊。真快！真快！

爬啊，爬啊，影子一直爬着，我在变老，时间在流逝。

我不能阻止你，所以你继续爬吧。

沉默的时辰之神偷偷向前走着，静静地；

每一个都可能伤害你，最后一个会杀死你。

难得有太阳照耀，

我却只是在玩耍。

我是一只日晷，走了错误的方向。

我花了我那愚蠢的女主人整整50英镑。

你们在参观这个展览时，可能会想到上面最后一节诗。展览中有一只精致的便携式日晷，它有一个内置的指南针，没有这个指南针，它就没有任何用处。

当我在前文中谈到天空（太阳系）中的巨大时钟时，我所指的时间都不超过一年。但是还有时间长得多的天文钟。太阳需要大约2亿年才能围绕银河系的中心旋转一周。据我所知，没有任何生物的生物钟对应这个宇宙钟。⁴

有些科学家严肃地指出，对生命有影响的时间最长的计时器是大约2 600万年轮回一次的大规模灭绝周期，其存在的证据包括利用化石记录对灭绝率进行的复杂的统计分析。这个大规模灭绝周期现在仍然是有争议的，还缺乏绝对明确的证明。但是毫无疑问，大规模灭绝确实发生过，其中至少有一次很可能是由于彗星的影响，在距今大约6 500万年前导致了恐龙的灭绝。对这个事实，科学家没有太大的争议。更有争议的是这样的事件可能每2 600万年会发生一次的说法。⁵

还有一个科学家建议认真对待的超过一年的天文钟，那就是11年一次的太阳黑子循环，它也许可以解释北极哺乳动物种群的若干周期性变动。例如，查尔斯·埃尔顿（Charles Elton）发现的猞猁和白靴兔的种群变化。埃尔顿是牛津大学的一位伟大的生态学家，他是在哈得逊湾公司的兽皮生产档案中发现这一点的。不过，这个理论也是有争议的。

主席先生，你既然邀请我这样一位生物学家来为这个开幕式演讲，想必你不会对我讲到蜜蜂、矶沙蚕和白靴兔的故事感到惊讶。如果你邀请的是一位考古学家，那么他也许会深入探讨树木年轮年代学，还有放射性碳定年法。如果你邀请的是一位古生物学家，那么我们可能会听他谈到钾-氩年代测定，以及人类几乎不可能完全理解的地质时期那极为浩瀚的记录。而如果你邀请的是一位地质学家，那么他可能会用一些我们很难理解（且通常最终理解不了）的隐喻来解释久远的地质时期发生的事情。至于我自己最喜欢的一个隐喻（我得赶紧补充一句，那不是我发明的），我已经在我的一本书中用过了。这个隐喻是这样的：

现在请你尽量张开双臂，用这双臂来表示整个进化历史——左手指尖表示生命的起源，右手指尖表示今天。那么，从左手指尖开始，经过你的身体中线，再到右肩、一直到右上臂，生命形式仍然停留在细菌阶段。多细胞无脊椎动物大概是在你右手肘部的位置开始繁衍生息的，恐龙则出现在右手掌心位置，并在手指的末端关节处灭绝。智人和我们的前辈直立人的故事，则从指甲刀能剪到的指甲最深处开始。至于有文字记载的历史，比如巴比伦人、像来到羊圈里的狼的亚述人、制定律法的犹太人祖先、罗马军团、基督教的神父、法老的王朝、米底人和波斯人永恒的律法、特洛伊人和希腊人、拿破仑和希特勒、披头士乐队和辣妹组合……所有这些，以及所有知道他们的人，只要用指甲锉轻轻一锉，就会像尘粒一样飞得无影无踪。

如果我是一位历史学家，我将会讲述不同的人如何以不同的方式感受时间的故事：在有些文化中，人们认为时间是循环性的，而另一些文化中的人则认为时间是线性的。我还会讨论不同的时间概念会怎样影响人们对待生活的整体态度。我还会讲到，与我们按年循环的历法不同，有些国家的历法是以月球周期为基础的。我还会谈到，在伽利略将自己的心跳作为时钟发现了单摆的规律之前，人们是怎样制作钟表的，伽利略之后的工程师又是如何完善擒纵装置的。另外，我还会补充，早在公元10世纪之前，中国人就造出了一个由水力驱动的有擒纵装置的钟。

我还会提到，古埃及的水力驱动的钟的校准尺度，在一年的不同时间里必定是不同的，因为在古埃及，一个小时被定义为黎明和黄昏之间的1/12，所以夏天的一个小时要比冬天的一个小时长不少。我是从理查德·格雷戈里那里了解到这个奇异的事实的，对此，他很温和地评论道：“这必定会让古埃及人拥有与我们大不相同的时间感……”

如果我是一位物理学家或宇宙学家，我对时间的反思可能最为激进。我将会尝试（这种尝试可能是失败的）向大家解释，大爆炸不仅是宇宙的开始，也是时间的开始。许多人都会问一个显而易见的问题：大爆炸之前发生了什么事情？对于这个问题，物理学家给出的答案是，或者说，物理学家试图说服我们相信，这是一个“非法”的问题。“之前”这个词不适用于大爆炸，这就好比你从北极出发，不能向北走一样。

如果我是一个物理学家，我还会试图解释说，当你坐在一辆以略低于光速的速度行驶的车子中的时候，时间本身就会减慢下来，但这是从车子之外观察时的情况，而不是车子之内的情况。如果你能以如此高的速度进行太空旅行，那么你就可以到达500年之后的地球，在此期间你几乎完全不会老去。这并不是因为高速旅行能够产生某种治疗效果，这是它对时间本身的影响。在这种情况下，时间就不再是绝对的了，这与牛顿宇宙学告诉我们的相反。

有些物理学家甚至已经在考虑真正意义上的时间旅行了——回到过去。我相信，这是每一个历史学家都梦寐以求的。令我觉得好笑的是，对于时间旅行，最主要的反对意见竟然完全依赖于假想的悖论。例如，假设你杀了自己的祖母会怎样？⁶科幻小说作家对此的回应是，他们笔下的时间旅行者必须遵守特定的、严格的行为准则，每个时间旅行者都必须发誓不干预历史。无论如何，我们有理由认为，大自然本身必定能构建某种更加强大的屏障，而不是仅仅依靠这种儿戏般的人为规定的法律和惯例。

如果我是一位物理学家，我还会考虑时间的对称性或不对称性。一个在时间上向前运行的过程与一个向后运行的过程之间的区别究竟有多大？影片向后播放与向前播放之间有什么根本性的区别吗？热力学定律似乎说明了不对称性。比如说，很明显，你不能把一只打碎的鸡蛋恢复原状，一块破碎的玻璃也不会自发地重新组装回去。

生物进化能够逆转热力学之矢吗？不能，因为熵增的规律只适用于封闭式系统，而生命是一个开放的系统，由来自外部的能源驱动向上。但是，进化论者也有自己关于时间是不是有方向的问题，那就是，进化是不是进步性的？

我不是一个物理学家，我是一个进化生物学家，因此，你最好不要让我开始讲这个迷人的问题，因为一旦开始我就停不下来了。

对于时间，任何一个演讲者都能够做到的一件事情就是耗尽它。今天晚上，我们最重要的任务是参观这个关于时间的展览。昨天，我已经有幸提前参观了这个展览，现在可以负责任地告诉你们，它确实非常引人入胜。现在，怀着非常高兴、非常荣幸的心情，我宣布，展览开幕！

写在后面

重读这篇演讲稿时我意识到，我所阐述的关于时间的各种科学小故事都过于简略了。由于演讲时间限制，我其实没能把任何一个故事真正讲透。当然，我也有很好的理由：我必须“只是大略地提一下”，只要能激发起来宾的兴趣，让他们在参观展览的同时思考关于时间的问题，我的任务就完成了。

顺便提一下，有人说，阿什莫尔（Ashmolean）博物馆其实应该改称为“特雷德斯坎特博物馆”（Tradescantian Museum），因为它最初由特雷德斯坎特父子创立，用来收藏和展示自然历史方面的各种藏品，父子两个都叫约翰·特雷德斯坎特（John Tradescant）。特雷德斯坎特父子的藏品后来落到了伊莱亚斯·阿什莫尔（Elias Ashmole，1617—1692）的手中（有人说，这是因为阿什莫尔使用了某种不光彩的手段）。阿什莫尔死前将藏品捐赠给了牛津大学，而牛津大学又进一步丰富了它的藏品。19世纪50年代，特雷德斯坎特家族的藏品又被转交给了新成立的牛津大学自然史博物馆（Oxford University Museum of Natural History），而阿什莫尔博物馆则基本上成了一家艺术博物馆。

此外，关于牛津大学自然史博物馆本身，也有人认为应该改一下名字。许多来到牛津大学的人都以为这个博物馆就是皮特河博物馆（Pitt Rivers Museum）。虽然确实是“添加”在牛津大学博物馆主楼边上的，但皮特河博物馆是一个完全独立的博物馆，它的人类学藏品特别丰富，而且与通常的人类学博物馆不同，它的藏品不是按宗教分类的，而是按功能分类的：所有渔网都放到了一起、所有长笛都放到了一起、所有钟表都放到了一起，等等。为了与皮特河博物馆区别开来，我曾经建议把牛津大学自然史博物馆更名为“赫胥黎博物馆”（Huxley Museum）。如果改称为“特雷德斯坎特博物馆”，虽然能够纠正17世纪的不公，但是又会导致新的混淆。“赫胥黎博物馆”这个名字是对赫胥黎大胜威伯福士的一种纪念——当年，托马斯·亨利·赫胥黎与塞缪尔·威伯福士主教（Samuel Wilberforce）的“大辩论”就是在这个博物馆刚落成时进行的。当然，我不得不承认，对于这场“大辩论”，我的心情有些复杂，因为我有理由认为“胜利”的意义被夸大了。