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　上下四方為宇，古往今來(lái)為宙，宇宙中一切物質(zhì)的起源和消失，世界上一切事物的產(chǎn)生和終結(jié)，地球上一切生命的誕生和滅亡，所有的一切都和時(shí)間緊密聯(lián)系在一起，時(shí)間是人類(lèi)古代文明歷史的主線(xiàn)。而觀象授時(shí)是人類(lèi)祖先對(duì)時(shí)間感受和認(rèn)識(shí)的重要手段?！坝^象授時(shí)”就是觀測(cè)日、月、星辰在天空中的位置變化來(lái)確定日、月、年。古人“日出而作，日落而息”，從太陽(yáng)出沒(méi)，晝夜明暗交替的這種最為明顯的天象變化，產(chǎn)生了對(duì)“日”的感性認(rèn)識(shí)；從月亮由圓變?nèi)?，再由缺變圓，于是逐漸產(chǎn)生了“月”的概念。通過(guò)對(duì)“物候”和季節(jié)時(shí)令的觀察逐漸產(chǎn)生了“年”的概念。這一切就構(gòu)成了遠(yuǎn)古時(shí)代“觀象授時(shí)”非常豐富的內(nèi)容。




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字，是指四方上下，包括一切的空間。宙，是指古往今來(lái)，包括一切的時(shí)間。宇宙，就是指一切的時(shí)間和空間，包括其間的所有物質(zhì)、能量和事件。這個(gè)漢語(yǔ)詞語(yǔ)最早見(jiàn)于《莊子》。 宇宙是如何起源的?至今沒(méi)有確定無(wú)疑的答案。最權(quán)威也是最流行的假說(shuō)是“宇宙大爆炸。：起先，只有一個(gè)點(diǎn)(被稱(chēng)為“宇宙學(xué)奇點(diǎn)”)，體積無(wú)限小(小到為零體積)，能量無(wú)限大(大到具有形成現(xiàn)在宇宙中所有物質(zhì)的勢(shì)能)，有一天，爆炸了，宇宙就誕生了。這是一個(gè)奇妙的點(diǎn)，它既存在(存在于數(shù)學(xué)中，也存在于我們的推測(cè)和想象之中)，又不存在(不存在于物理時(shí)空中，因?yàn)闀r(shí)空尚未誕生)，它是字宙從無(wú)到有的那一個(gè)點(diǎn)，它不是宇宙，但宇宙因之而生。

時(shí)間是什么？

　　偉大的哲學(xué)家圣.奧古斯丁(St.Augustine,公元354年-430年)因?yàn)樵凇稇曰阡洝分?寫(xiě)出了自己對(duì)時(shí)間的困惑而出名：“時(shí)間是什么？如果沒(méi)有人問(wèn)我，我很清楚；可是當(dāng)有人問(wèn)我時(shí)，我便茫然”。不僅僅是奧古斯丁有這種困惑，直到現(xiàn)在，我們也經(jīng)常在問(wèn)：時(shí)間是什么？

　　“時(shí)間”是什么呢？“時(shí)間”是一種能通過(guò)鐘表來(lái)觀察或測(cè)量的物理量。

　　現(xiàn)在的科學(xué)知識(shí)告訴我們，時(shí)間、空間、物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)是不可分割的；沒(méi)有離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在的時(shí)間和空間，同樣也不會(huì)有離開(kāi)時(shí)間和空間而獨(dú)立存在的物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)，時(shí)間和空間就像質(zhì)量和能量一樣，是物質(zhì)的基本屬性。總之，“時(shí)間是什么？”這個(gè)問(wèn)題還要不斷問(wèn)下去，科學(xué)實(shí)踐也會(huì)不斷地給出更深入的回答。這個(gè)過(guò)程可能像時(shí)間一樣永不終結(jié)。

時(shí)間的特質(zhì)

　　最早提出這個(gè)問(wèn)題的古希臘哲學(xué)家亞里士多德在他的〈物理學(xué)〉中賦予時(shí)間第一個(gè)定義：“時(shí)間是位于運(yùn)動(dòng)前后的數(shù)”。
　　時(shí)間在“流逝”??它只能以一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)我們考慮時(shí)間的時(shí)候，即使是最籠統(tǒng)的方法也要按過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)考慮。我們現(xiàn)在不能做過(guò)去的事情，也不能做未來(lái)的事情，只能做“現(xiàn)在”的事情。
　　時(shí)間總在“變化”---鐘只有在走動(dòng)時(shí)，才有效，如果鐘停了，則無(wú)法判斷時(shí)間。
　　時(shí)間是許多數(shù)學(xué)公式和物理函數(shù)中不可缺少的組成??它是導(dǎo)出大多數(shù)物理單位制的幾個(gè)基本量之一，其它幾個(gè)基本量是長(zhǎng)度、溫度和質(zhì)量。然而，時(shí)間在某些方面又有所不同。例如：我們能辨別距離，感覺(jué)到溫度和重量。但是對(duì)于時(shí)間，我們看不到它、聽(tīng)不到它、嗅不到它，也嘗不到它，而只能通過(guò)意識(shí)，或者通過(guò)觀測(cè)它的效應(yīng)來(lái)理解它。

大尺度時(shí)間：

　　大約五千多年以來(lái)，人類(lèi)就一直在同“小時(shí)間”單位打交道，把日劃分成時(shí)、分、秒，又把秒細(xì)分為毫秒、微秒、納秒和皮秒。但是，人類(lèi)同“大時(shí)間”尺度打交道，只是在不到三百年前才開(kāi)始的。所謂大尺度時(shí)間，是指發(fā)生在過(guò)去很久、很遙遠(yuǎn)事件的時(shí)間。測(cè)定這些時(shí)間不能用“日”，也不能用“年”，必須用更大的單位。例如，考古學(xué)家用“千年”或“萬(wàn)年”為單位計(jì)算史前遺物；古生物學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家要以“百萬(wàn)年”為單位，分別研究人類(lèi)祖先化石的年代。天文學(xué)家還使用“光年”(以光速飛行一年)，來(lái)描述宇宙間星體的相互距離；

關(guān)于時(shí)間的傳說(shuō)

　　我們可以憑借那些遠(yuǎn)古時(shí)代所流傳下來(lái)的神話(huà)傳說(shuō)，推斷古人對(duì)于時(shí)間的認(rèn)識(shí)程度。關(guān)于時(shí)間的神話(huà)，國(guó)內(nèi)和國(guó)外都有很多。它們都是同宇宙起源的神話(huà)聯(lián)系在一起的。在我國(guó)，所謂時(shí)間的起源包含在盤(pán)古開(kāi)天辟地的神話(huà)之中。此傳說(shuō)大約是在一萬(wàn)八千年前。

時(shí)間簡(jiǎn)史

　　史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking，1942年1月8日?），英國(guó)著名物理學(xué)家，在公眾評(píng)價(jià)中，被譽(yù)為是繼愛(ài)因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家之一。他提出宇宙大爆炸自奇點(diǎn)開(kāi)始，時(shí)間由此刻開(kāi)始，黑洞最終會(huì)蒸發(fā)，在對(duì)20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論??愛(ài)因斯坦的相對(duì)論和普朗克的量子論的統(tǒng)一方面走出了重要一步?；加屑∪馕s癥的他，近乎全身癱瘓，不能發(fā)音，但1988年仍出版《時(shí)間簡(jiǎn)史》，至今已出售超過(guò)1000萬(wàn)冊(cè)，成為全球最暢銷(xiāo)的科普著作之一。
　　在古典物理學(xué)中，一般相信時(shí)間和空間，是一個(gè)獨(dú)立于自然界的概念，可以永久存在，但1915年，愛(ài)因斯坦發(fā)表廣義相對(duì)論中提出，時(shí)間和空間并非絕對(duì)，不再是獨(dú)立于事件的背景，人類(lèi)對(duì)時(shí)間的看法出現(xiàn)革命性的轉(zhuǎn)變。
　　1920年代，埃德溫·哈勃利用100英寸的望遠(yuǎn)鏡觀天時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒星并非均勻分布于整個(gè)空間，而是聚集在稱(chēng)為星系的集團(tuán)之中。他同時(shí)發(fā)現(xiàn)幾乎所有星系，都出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，即它們飛離我們，而星系離開(kāi)我們?cè)竭h(yuǎn)，飛離的速度亦越快。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)帶來(lái)新的問(wèn)題，在更早的時(shí)候，所有星系是否離我們更近，甚至有一個(gè)宇宙的開(kāi)端。
　　當(dāng)時(shí)科學(xué)家曾嘗試解釋這種現(xiàn)象。1948年英國(guó)學(xué)者邦迪、高爾德和霍伊爾提出的穩(wěn)恒態(tài)理論，提出宇宙會(huì)穿梭于擴(kuò)張和收縮兩種狀態(tài)，但并沒(méi)有開(kāi)端；俄國(guó)學(xué)者利弗席茲和哈拉尼科夫則提出，物質(zhì)若沒(méi)有嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)的收縮，最終會(huì)引起反彈，而密度保持有限，這亦避免了宇宙有開(kāi)端的說(shuō)法。此理論提出時(shí)，霍金當(dāng)時(shí)21歲，正在攻讀博士學(xué)位。

　　霍金當(dāng)時(shí)并不相信這些學(xué)者的證明，于是聯(lián)同當(dāng)時(shí)已在研究奇點(diǎn)的彭羅斯，發(fā)展一套數(shù)學(xué)公式，證明宇宙不能反彈。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，如果廣義相對(duì)論正確，宇宙起源將在存在一個(gè)奇點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，奇點(diǎn)一般被視作黑洞的中心，內(nèi)里有密度無(wú)限強(qiáng)、引力無(wú)限重、限時(shí)空曲率無(wú)限大，霍金當(dāng)時(shí)設(shè)想，若重新走回宇宙誕生之時(shí)，全部物質(zhì)聚成一點(diǎn)，這亦即為奇點(diǎn)。

　　1965年10月，人類(lèi)發(fā)現(xiàn)一種散布于空間的的微波背景輻射。這些能量極度微弱，能量值遠(yuǎn)低于一臺(tái)微波爐，但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，要合理解釋這種輻射，宇宙早期必定非常熱，隨著宇宙膨脹，輻射持續(xù)冷卻，最終才會(huì)有出現(xiàn)微波背景。這一學(xué)說(shuō)，進(jìn)一步確認(rèn)宇宙早期曾經(jīng)出現(xiàn)大爆炸。

　　不過(guò)，霍金雖然解釋了宇宙源自一個(gè)“奇點(diǎn)”，這些定理未能說(shuō)明宇宙如何開(kāi)始?；艚鹫J(rèn)為，這代表廣義相對(duì)論在“奇點(diǎn)”中失效，該理論只能預(yù)測(cè)宇宙如何演化，未能預(yù)言它如何起始，霍金于是試圖合并量子理論及廣義相對(duì)論，期望能解釋整個(gè)宇宙從誕生、以至演化的過(guò)程。但科學(xué)界一般認(rèn)為他的研究，為人類(lèi)邁向大一統(tǒng)理論踏出重要一步。
　　作品列表
　　　1988年：《時(shí)間簡(jiǎn)史》(A brief History of Time)
　　　1993年： 《黑洞、嬰兒宇宙及其他》（Black Holes and Baby Universes and Other Essays)
　　　2005年：《時(shí)間簡(jiǎn)史（普及版）》(A briefer History of Time)
　　　2001年：《果殼中的宇宙》（The Universe in a Nutshell）
　　　2002年：《在巨人的肩膊上》(On The Shoulders of Giants. The Great Works of Physics and Astronomy)

時(shí)間是怎樣“開(kāi)始”的？

幾種觀點(diǎn)：
　　亞里士多德的看法是：“時(shí)間沒(méi)有開(kāi)端”。他認(rèn)為“不可能無(wú)中生有”，所以不承認(rèn)有開(kāi)始的瞬間。
　　20世紀(jì)的愛(ài)因斯坦也認(rèn)為，宇宙永遠(yuǎn)存在。起初，他根本沒(méi)有考慮宇宙是從什么時(shí)候開(kāi)始的問(wèn)題。不過(guò)，愛(ài)因斯坦后來(lái)收回了他的這種看法。那是因?yàn)?，美?guó)的一位天文學(xué)家埃德溫.哈勃（1889~1953）通過(guò)實(shí)際觀測(cè)在1929年得到了宇宙正在隨時(shí)間膨脹的證據(jù)。
　　如果宇宙在隨時(shí)間膨脹，那么，過(guò)去的宇宙就必定非常小。將時(shí)間向過(guò)去倒推，宇宙應(yīng)該越來(lái)越小。倒推到137億年前那個(gè)難以想象的久遠(yuǎn)的過(guò)去，整個(gè)宇宙就應(yīng)該全部縮小集中為極其微小的一點(diǎn)。那一點(diǎn) 被取名為“大爆炸”。那就是宇宙的開(kāi)端。
　　根據(jù)相對(duì)論，時(shí)間和空間密不可分，兩者結(jié)合成一體而形成我們這個(gè)宇宙。只要承認(rèn)大爆炸是宇宙的開(kāi)始，大爆炸的同時(shí)也就應(yīng)該是時(shí)間的開(kāi)始。這就是現(xiàn)在普遍承認(rèn)的一種標(biāo)準(zhǔn)宇宙論的立場(chǎng)。
　　不過(guò)也有反對(duì)的聲音。有一種假說(shuō)認(rèn)為，無(wú)需用大爆炸來(lái)跨過(guò)某個(gè)特別的點(diǎn)，在大爆炸之前也有時(shí)間在流動(dòng)。

　　通過(guò)前面的介紹，到這里，我們對(duì)于“時(shí)間究竟是什么？”，的問(wèn)題總算有了一些答案：“時(shí)間是對(duì)反復(fù)發(fā)生的事件的計(jì)數(shù)，是正確認(rèn)識(shí)物體運(yùn)動(dòng)必不可少的一個(gè)物理量。時(shí)間和空間一起構(gòu)成了一個(gè)各種各樣事件在其中展開(kāi)的舞臺(tái)。而且這個(gè)舞臺(tái)不是不變的，會(huì)根據(jù)在其中的物質(zhì)和能量的情況而發(fā)生變化?！钡?，從上面這些答案，我們?nèi)匀豢床坏綍r(shí)間所具有的特點(diǎn)。因?yàn)椋厦娴倪@些回答漏掉了時(shí)間最大的一個(gè)特點(diǎn)：那就是“時(shí)間的方向性”
　　對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，被說(shuō)成“現(xiàn)在”的這一時(shí)刻具有非常特別的意義。“現(xiàn)在”這一瞬間馬上就成為“過(guò)去”，此前所說(shuō)的“將來(lái)”則變成了新的“現(xiàn)在”。我們感覺(jué)時(shí)間正在一點(diǎn)一點(diǎn)地“流逝”，時(shí)間的流動(dòng)肯定是有方向的。
　　時(shí)間流動(dòng)的方向性絕不僅僅是存在于我們的意識(shí)中。撕破的一張圖畫(huà)決不可能恢復(fù)成“沒(méi)有撕破的圖畫(huà)”?？纯次覀冎?chē)l(fā)生的那些隨時(shí)間而變化的事物，絕大部分都是絕不會(huì)逆時(shí)間方向發(fā)生變化的。
　　時(shí)間的這種方向性，叫做“時(shí)間箭頭”。玻爾茲曼用“熵（shang）增原理”來(lái)解釋為什么會(huì)有“時(shí)間箭頭”。

　　關(guān)于時(shí)間，目前還有許多未解之迷。比如說(shuō)：在宇宙之初的“大爆炸”的中心，在那引力奇大無(wú)比，連光也不能從中逃出的“黑洞”的中心，時(shí)間又變成了什么？大爆炸和黑洞的中心是一個(gè)密度為無(wú)窮大的非常奇異的小點(diǎn)，叫做“奇點(diǎn)”。廣義相對(duì)論對(duì)于這種奇點(diǎn)條件下的時(shí)間，什么也沒(méi)有說(shuō)。另一方面，量子論對(duì)于涉及強(qiáng)引力的現(xiàn)象也無(wú)能為力。

　　要想解開(kāi)這些時(shí)間之迷，必須重新建立一種把廣義相對(duì)論和量子論融合在一起的理論，這種新理論被稱(chēng)為“量子引力理論”?，F(xiàn)在，已經(jīng)有兩種理論，也許有希望最終成為這樣的理論。一種是“超弦理論”，另一種是“圈量子引力理論”。