时间有起点吗?宇宙之外还有空间吗?当万物停止了运动，时间还会继续吗?空间能空空如也地存在吗?时间旅行可能吗?有多个平行的宇宙吗?时问可以倒流吗?空间存在第四维吗?空问和时问只不过是我们思维的产物吗?这些疑问是我们经历的最大困惑。

本书作者R·L·普瓦德万是英国利兹大学哲学教授，他以清晰、睿智的语言，激发我们徜徉在那众多的疑惑和悖论中间。他从科学、历史和文学找来大量的实例，让我们深切感受了寻常的时空观念引发的疑难，鼓动我们为了自己去思考那些问题．欣赏本书，不需要具备科学和哲学的专业知识。

前言／1

致谢／l

第一章 时间的测量／l

格林威治的意外事件／1

度量、约定和事实／5

时间和自然律／8

第二章 变化／13

作为变化的时间／13

没有变化发生的时间?／18

皆事有因／26

第三章 没边的盒子?／32

两个世界相遇的地方／32

亚里士多德反对虚空／34

罐、泵和气压计／36

真空的教训／38

多余的空间／44

寻找绝对运动／47

第四章 曲线和维数／55

被取代的欧几里得几何／55

可以感知的空间／60

一只手／65

高于三维?／70

第五章 时间的开端和结尾／77

创世的回音，末日的征兆／77

充足理由律的局限／8l

过去可能是无限的吗?／84

大循环／88

第六章 空间的边缘／95

站在边缘的阿基塔／95

宇宙之外还有空间吗?／98

无限的错觉／10l

第七章 无穷和悖论／107

芝诺：乌龟如何打败了阿基里斯／107

对芝诺的两个回应：无穷小量和有限论／110

汤姆逊的灯／113

跃变的难甩118

德谟克利特的锥／122

空间和时间的原子／126

第八章 时间会流逝吗?／130

流逝之谜／130

麦克塔格特对时间非实在的证明／136

第一个回应：现在主义／146

第二个回应：B一理论／150

为什么只有一个现在?／154

第九章 像放电影的字宙／159

迈布里奇的马和芝诺的箭／159

瞬问没有运动?／161

现在没有运动?／168

芝诺和现在主义者／17l

第十章 干预历史／177

失去的日子／177

可改变的过去／180

时间旅行者的两难困境／l89

颠倒的因果关系／198

第十一章 我们之外的时间和空间／201

概率和多元宇宙／201

分支的空间／206

反驳和结果／209

第十二章 时间箭头／219

隐藏的路标／219

三个箭头，事物为什么会解体／223

意识的过去／230

时间的种子／236

平行的原因／240

时间顺序只是局部的吗?／242

原因可以和它们的结果同时吗?／245

无方向的宇宙中方向的意义／248

综述／255

邓恩的梦和其他一些问题／270

进一步的读物／278

参考文献／287

索引／297

译后记／305

格林或治的意外事件

1894年2月15日的晚上，有人在靠近格林威治皇家天文台的公园里发现一位正处于极端悲惨境地的男子。很显然，他可能是在携带炸药(也可能是在排除爆炸物)时不慎炸伤了手。伤口不久就要了他的命。因为事情发生在格林威治公园，人们自然就推测他图谋炸掉天文台。围绕这个扑朔迷离的意外事件，康拉德(J0seph conmd)在《密使》中杜撰了一位双重特工受外国势力的指使去炸断“第一根子午线”(即格林威治天文台)的故事。这种被视为攻击科学和技术本身的行为会激起人们的愤慨，而且能比袭击某个名人或者一群无辜平民更巧妙地引发社会的混乱。

到1894年，格林威治已经具有了一种很特殊的意义：它不仅标记了零度经线，而且代表着时间的标准化。在19世纪很长的一段时间里，英国的不同城市都有各自的时间。从一处到另一处的旅客经常不得不在到达某个地方后调整他们随身携带的时钟。铁路的出现使得消除这种地域间的时间差日益重要，于是，1852年出现了所谓的标准的“铁路时间”。后来在1880年英国议院通过了时间标定法案。该法案以格林威治天文台时钟的时间为通用时间。我们也许可以设想一下，通用时间的设立很可能会在英国的一些地方招致如同今天别的一些地方对单一欧洲货币一样的愤恨，虽然不能非常肯定这种情绪会发展到需要炸掉天文台的程度。

标准时间的想法意味着需要一台标准的时钟。这就产生一个问题：对一台时钟来说，完全准确是指什么?比如，我注意到我的落地大座钟和我那只20世纪50年代的手表有点偏差时，才知道它慢了。但和上个星期买的电子表相比，我发现我的手表每天要慢几分钟。要是有可能以铯原子钟为标准来和这只电子表对比，我们无疑会发现一些更进一步的差别。当然这样下去会有一个极限，最终我们可以找到一种想多准确就多准确的计时工具，并以此作为校准其他时钟的标准。好的，那么再追问这样得到的计时器真的准不准还有意义吗?猛一想也许会让人觉得很奇怪。的确，人人都可以对任何一种计时方法是否真的准确心存疑问。一台时钟真的准确，指的是在并且只有在两次相邻的周期运动(比如一个钟摆的相继摆动)真的经过相同时间的时候，它能够判定这两次运动的持续时间是相等的。但是又有一个新问题，我们简直没办法确切知道有什么东西符合这要求。我们只能拿一台时钟和另一台时钟比较。

在实际生活中，我们是如何决定某种计时的方法是(至少在可接受的程度内)准确的呢?有一个办法。我们可以选用一台时钟，然后复制很多台，并且复制品应该尽可能与原物在尺寸和材料上接近，还要注意保证它们处在同样的环境里(比如不能把它放在更热的地方，或者使它承受更大的震动、压力等)。然后我们校准这些钟，让它们开始走。接下来我们应该观察它们是一直保持同步呢还是最终出现不同步。如果说几天后它们的步调明显不一致，那么我们就知道这种测量时间的方法不是特别可靠。但是反过来，如果它们每一步都走得一模一样，用专业的话来说就是它们保持全等，那么我们就确信找到了一台相当准确的时钟。全等保持得越久，这方法就越准确。

然而，看来我们能够接受的只是一台能常年和它的复制品保持全等的时钟，而不是能够准确无误地测量时间的时钟。我们所谓的完全准确，不单是与标准时钟相一致，而且指准确地度量时间本身。我们想当然地认为时钟就是用来度量时间的。但是如果我们再仔细想一想，这种习以为常的观念也许有些特别的地方。对一台仪器来说，测量时间指什么呢?鲍乌斯玛(O．K．Bouwsma)写的一个故事《时间的神秘》(或《不明白时间的人》)准确把握了测量时间想法的奇特之处。故事的主角被时钟搞糊涂了。人家告诉他在测量时间，但是，虽然他瞧见这些人正在做所谓测量的活，却仍然不明白他们测量的是什么。对其他种类的测量仪器来说，测量什么是很清楚的。例如一条皮尺丈量的是布料的长度，一对天平称的是面粉的质量，一只量瓶测量的是水的体积，等等。这些例子中测量的东西是清清楚楚看得见的，可时钟记录的似乎是不能为我们所感觉的东西。也许世界上真的有某种看不见的永恒的流体流过这些时钟，使得指针绕着刻度盘转?也许根本就没有什么时间，只是机械自己在没有外力的作用下运转?我们的主人公开始怀疑测量时间只不过是一种骗人的玩意。实际上这个故事与《皇帝的新装》正好倒过来了：本来没有什么欺骗人的把戏，时钟的确在度量某种看不见的东西。

最初我们会笑话这个人傻得可爱。他在唯物主义者的观点上走得如此之远，想当然地以为任何可测量的东西就一定能看得见。但问题还没那么简单。时钟通过它自己是一个时序过程来记录时间的流逝。我们自己也在成长的过程中记录时间的流逝，季节的循环也只不过是表明滚滚向前的时间之流的另一种变化。所以时钟就像我们一样通过自己的变化记录下变化，只不过时钟是一种特殊的规则的变化。现在我们开始明白，用时钟测量时间这种想法的古怪之处在于：与厨房里的秤不同，它们和它们要测量的东西不是完全无关的。因为当人们谈论时间的时候，他们不正是在用一种抽象的方式谈论变化吗?想想我们是如何感受到时间的：朝窗外看时我看见一个马栗果在微风中晃动，看见一只鸟落到树枝上稍息片刻然后又飞走了；我听到路上一辆汽车开过时的蜂鸣声；远处传来的教堂的钟声告诉我现在是三点钟。闭上眼睛，捂住耳朵，我还是能够感觉到我驰骋的思想。所有这些都提醒我时间在流逝。换句话说，我通过感觉变化来感觉时间。所以也许时间和变化就是一回事。运动着的物体，变化着的感情，正在发声的时钟，所有这些都是时间。或许我们自然而然就是这么想的。因此用时钟来计时的奇怪之处在于：它们和它们要测量的东西是一回事。于是我们又回到开头的问题——正确测量时间或者不正确测量时间是指什么呢?而这次更加困惑。特别是，如果说一台时钟正在测量的是它自己的变化，那又怎么可能出错呢?

说到这里，我们需要先稍微理清一下已经有点脱缰的思想。目前有三个问题需要解决：对一台时钟来说准确指什么?时间和变化是一回事吗?如果是，这两个问题之间有什么联系?本章剩下的内容将关注第一个问题，其余的放在这章之后讨论。P1-5

小时候我家里有一部七卷本的，20世纪30年代早期出版的儿童小百科全书——《纽恩图文知识库》。这几本书是我母亲的，它们伴我度过童年的许多时光。每卷书的后面都有一篇令我特别着迷的文章，一页页地翻过去就可以看见牡蛎、青蛙、犬蔷薇、蜜蜂(特别可怕)和许多别的生物的内部构造图。修道士培根的故事出现在讲述著名的科学家和发明家的那卷里。书里说培根花费了多年的心血用黄铜制造了一个人头。据他讲，这个人头立刻就说了些精彩的话。然后他一直盯着人头等啊等，等着它再说话。但培根等累了，于是就派了一个修道士守着它，并吩咐人头一说话就马上喊他。过了有那么一会儿功夫，铜人头的嘴唇开始嚅动，说了句“时间正在进行。”想到这句话意义不大不值得去喊培根，这个修道士就没动，等着看人头还会说什么。半小时之后，人头又说“时间正在过去。”修道士还是坐着没动。又半小时之后，人头说了第三句也是最后一句话：“时间完了”。然后它自己撞到地板上摔成了碎片。修道士立刻把这个不幸的消息告诉了培根。培根得知人头在他不在的时候开口说了话并且已经毁掉了的消息，非常懊丧。后来他又做了很多铜人头，但再也没有一个会说话。

百科全书这一部分的撰写者明智地提醒读者，这个故事只是一个传说。但即使不是真的，这也表明了和培根同时代的人以及后来的人对他的尊敬。我幸好没注意到这个提醒，而被这个我认为是千真万确的故事迷住了。它使我相信时间的秘密正是打开生命之门的钥匙，而且这些秘密的知识可能是危险的，甚至不能为人类的心智所知晓。我就这样迷上了时间，虽然我不知道该到哪里去寻找启迪。几年后，我又重新点燃了对时间的兴趣，那是有一次我的父亲突然很凑巧地提到邓恩(J．W．Dunne)的《时间实验》。这本书在1927年第一次出版的时候就非常畅销，还影响了普里斯特利①的时间剧。父亲说这本书讲的是关于时钟表盘的一个梦。这个梦看起来好像表明了人能看见未来，但后来证明这是错误的(邓恩对这个梦的描述附在本书的后面)。我不知道用什么来反驳我父亲头脑里的想法。但是，在这之后的某个时间，当我找到这本书时。我既对书中梦的描述激动万分，又对我无法理解邓恩用来解释这些梦的理论而感到沮丧——这个理论的奇特之处现在仍然给我留有深刻的印象。

我开始思索有关时间的哲学问题，是在我成为一名研究生后。我记得当第一次接触到麦克塔格特(Mc Taggart)对时间非实在性的证明时，我感受到的强烈震撼。它使我相信：第一，过去、现在和将来在实在中没有绝对的区别；第二，这说明把我们自己看做在时间里移动的观察者根本是错误的。时间和自我之间的密切联系，确实是本书所讨论的哲学悖论对我们有如此大的魔力的一个来源。许许多多的哲学问题都受时空观点的影响。可以毫不夸张地说，这两者居于形而上学探索的最核心。

这本书脱胎于我多年来在利兹大学所做的名为“空间、时间和无限”的系列演讲。写这本书的目的主要是想向读者介绍一些有关空间和时间的经典悖论和问题。而这些正是我们开始思考这两个难以捉摸的概念的地方。介绍时空的理论反而是次要的目的。虽然我在书中也提供了一些理论的注解，我也相信它们对形成这些问题的初步思想有所帮助。但我还是想把这一点说清楚。问题本身才是激发独立思想的来源。如果读者对这些问题就像我曾经那样的激动，急切感到需要寻找这些问题的答案，那么，我的目的就算达到了。我勾勒了一些可能的答案。但我不是福音书的作者。我愿意鼓励大家带着深深的怀疑精神来对待我尝试的结果。为了进一步激发独立的思想，我在每一章的结尾都为读者提出了几个问题，在书的最后也有一个问题集。绝大部分章节都要比一篇期刊文章所能容忍的要散乱、自由。但是，在我认为一条思路弄错了的地方，我就照直说。并且在我对一个争论有自己的视角的地方，我就去追寻它。因为本书是以康德的问题“空间和时间是什么”开头的，所以，读者自然期待能有某种答案。然而，最后的综述部分应该看成是本书表达的一些重要思想的总结，而不是一个明确的结论。这在一本介绍性的读物中是不太合适的。那些希望找到基础理论更全面、对这个主题更少入门式的介绍或者对某个观点更少折中式辩论的读物的人将在本书所附的“进一步的读物”中得到一些建议。

我再次强调这只是一本空间和时间的哲学入门书。整本书关心的是我们通常的时空观点所导致的概念性的问题和困难。书中我不得不介绍了最低限度的物理知识，因为在讨论这些问题时如果不提及一些物理知识将是很难走远的。但要强调的是，这不是一本通俗的科学读物，也不是关于时空物理的基本原理的入门读物。比如我没有讨论狭义或广义相对论。我认为对经典的悖论和问题的概念性分析对思考时空的物理来说是重要的入门训练。同样，想寻找有关时空物理学基本原理的人可以在后面的“进一步的读物”中找到建议。但是对这一点我还应该特别提及丹顿(Barry Dainton)的出色著作《时间和空间》。这本书在我的书终稿的时候就已经发行了。丹顿的书把我们这里讨论的一些问题更深入了几个层次。

熟悉这些文献的人将非常清楚我的方法所受的影响。我要向下面这些人表示衷心的感谢，他们的著作对我有着特别重要的影响，也是我灵感的源泉：Bas van Fraassen．Graham Nerlich，Bill Newton-Smith，Hugh Mellor，Huw Price和Richard Sorabji。

和许多朋友、同事的谈话交流也有助于我对空间、时间和相关问题的思考。这里，我要感谢James Bradley(从他口中我第一次知道格林威治事件)，Jeremy Butter field，Peter Clark．Heather Dyke，Steven French，JonathanLowe，HughMellor(他给我的帮助实在太多了)，MarkNelson，SharonNey，NathanOaklander，Peter Simons，Quentin Smith和已故的MurrayMacBeath。多年来还有一个永不衰竭的灵感源泉来自我有幸指导的利兹大学的本科生和研究生。在活跃的讨论时间和空间的辅导课上我度过了许多快乐时光。有很多次我发现自己把背靠在墙上试图来捍卫那些遭到有力反驳的观点。我受了他们中间太多人的恩惠以至不可能给出一个详尽的名单，但需要特别提到的人有：AndrewBennett，CatherineCour—Palais(n6eSale)，ClaudiaCourtis，LouisaDale，JimEccles，NikkEmnsham。NathanEm．merich，HeatherFotheringham，MartinCough，NickJones，Danni Lamb，Kathryn LeGrice(nee Davies)，Olaus Mcleod．Danielle Matthews，Stephen Mumford，Rebecca Roache。Jason Sender，Chris Taylor，Alice Temple，Sean Walton，Tom Williams。我以最诚挚的心意将本书献给这些人，献给我以前的和现在的所有学生。