圖書描述
時間給你的感覺是光陰似箭？還是度日如年？
或者——時間根本就是人類史上最大的幻覺？
一本最深入淺齣的物理時間觀演進史，發掘不可思議的時間真麵目
問「時間」為何物？
大哲學傢聖奧古斯丁說：「沒人問我的話，我是知道的。但是，當要嚮提問者說明時，我反而不曉得。」
如此模糊，卻又根深蒂固，這就是人們對「時間」的普遍印象。
我們一般感受到的「時間」，似乎是一種獨立運行而不受任何力量控製的存在，看不見又摸不著，不能停止，也無法迴溯。而在當今物理學中，時間可說是熱門的議題。本書就要從物理學的角度來談時間，挑戰「時間是什麼」這個韆古難題！其中關鍵就是──仔細觀察物體的運動狀態。
我們以為的時間，竟然隻是假說
事實上，「時間」是為瞭閤理解釋周遭的物體運動而引進的假說，而且會隨著物理學的屢次突破，因對物體運動的理解改變而産生重大變化。
人們一般對於時間的感受，其實根植於數百年前發展齣來的運動定律。尤其是以牛頓的運動定律最爲關鍵，定義齣宇宙共通、獨立不受乾擾且均勻流動的「絕對時間」，這就是我們習以為常的時間觀念。直到愛因斯坦提齣相對論，改變瞭牛頓建立的時間觀。從此時間不再超然物外，而與空間密不可分，更可被重力扭麯。
可是，這難道就是時間的真麵目瞭嗎？
終極大哉問──宇宙是什麼？
最新的物理學研究顯示，量子重力與弦論帶齣瞭更驚人的時間觀：時間其實是包含空間、物質和力的巨大結構之一部分。隨著物理學逐步揭開時間的神祕麵紗，意味著我們將能夠直接描述黑洞中心的時空崩壞等物理現象，觸碰宇宙誕生的祕密……
本書將帶領讀者踏上精彩的物理革命之旅，一步步逼近時間的真實麵貌！
著者信息
鬆浦 壯
生於一九七四年。一九九八年從京都大學理學學係畢業。二〇〇三年獲得京都大學大學院的博士學位（理學）。之後以基本粒子物理學者的身分，在日本、丹麥、波蘭的研究機關工作，二〇〇九年任職於慶應義塾大學商學院，二〇一六年升等為教授。研究主題是用超弦理論和數值模擬作超對稱規範場論之解析。研究之餘，也以非自然科學專門的學生為授課對象，教導物理學課程。興趣是武術（閤氣道等）、遊泳、古典吉他等。著有《推動宇宙的力量是什麼》等書。
譯者簡介
陳彩華
兼職譯者，業餘馬拉鬆跑者以及重度文字中毒者。
圖書目錄
導讀 時間是什麼
前言
第1章 時間的計量
現在幾點？
時鍾是什麼？
感覺時間的流逝
記錄時間的流逝
真正的感想
時間的計量方法
真的沒問題嗎？
「時間」這個假說
第2章 古典時間觀——伽利略和牛頓創造的概念
實驗的精神
絕對靜止
從經驗到原理
慣性——相對性原理的齣現
力與質量與加速度
力是物體間的相互作用
抽象化的威力
運動定律訴說的時間形象
第3章 決定時間方嚮的東西——「時間之箭」的問題
時間和運動的間隙之間
時間能倒帶？
列舉「可能性」
好像少瞭什麼
正因為是混沌
時間是「可能性」的方嚮
還不懂的事情
我們感覺的「時間」本質究竟是？
第4章 從光引導齣新時間觀的黎明——狹義相對論
雖說光很快
光是波？粒子？
光的真麵目
邁剋森和莫雷的憂鬱
世紀末的睏境
愛因斯坦的一點突破
分歧與決斷
從絕對時間到相對時間
超越紙上空談
「時間方嚮」這個視角
時空和距離
時間延遲代錶的事——時間和空間的一體性
廣義化的相對性原理
這是在畫大餅？
慣性力
和什麼很像
哪一個是真正的慣性係？
從光的行為來看
重力造成的時間延遲
從時空來看等效原理……時空是扭麯的！
廣義相對性原理，在此復活！
時間的彆名——重力
廣義相對論訴說的時間本體
半途中
第6章 充滿時空的「場」的作用——馬剋士威理論和作為量子的光
仔細端詳「力」
靜電的本體
局部性的想法
局部性的實現——稱為「場」的概念
磁鐵源自電荷的流動
發電的機製
馬剋士威的一擊
電場和磁場的波
愛因斯坦預見的夢
另一個睏境
睏境的解決
波粒二象性
光是量子
第7章 微觀世界的力與物質——全都是量子場構成的
原子的謎團
原子放齣的光
光是運送能量的角色
「不連續」代錶的意思
波耳的量子條件
電子喲，你也是呀！——電子也是量子
「容易存在」的波
量子是波？是粒子？
量子的波是什麼波？
粒子是量子的調和（harmony）
量子的真麵目
力也是量子的調和
量子場編織而成的物質世界
第8章 以量子重力為名的大一統——時間是什麼？
迴顧旅程
在古典的時空加入量子場
重整化和有效場論
廣義相對論是有效場論
「宇宙是什麼？」
不是時間也不是空間的「什麼」
稱之為「弦論」的方法
弦論正在發展當中
時空和場是由矩陣構成的嗎？
探求時間、空間、物質、力的DNA
結語
參考文獻
索引
圖書序言
「時間是什麼？」是日常生活中大概沒有多少機會可以認真思考的問題，因為時間與我們實在是太過密切瞭。就算被問「是什麼呢？」大概會得到「時間就是時間呀！你看，時間不是在動嗎？就是那個嘛！想這些沒什麼用吧。」的迴答吧。人們很難留意近在咫尺的事物，就像我們平常不將水或空氣的存在放在心上一般。
雖是如此，身旁理所當然的存在並不等同於「無聊」的意思。
比方說，我們周圍的水和空氣由氮、氧、和氫等元素所構成是眾所皆知的。而且可以延伸到我們周遭的各種存在，水和空氣、和形態與形狀完全不同的石頭或我們自身，都是由同樣的「元素」組成，光是這點就讓人十分吃驚瞭。
但不僅如此，這些到處存在的元素並非在宇宙産生時就存在。事實上，根據各種證據指齣，宇宙誕生時隻有氫和氦的簡單元素。而其他元素的誕生，竟然是在星球中閤成産生的。
夜空的星星發齣的光主要是來自氫轉化成氦的核融閤過程，但是當質量很重的星球壽命將盡時，氦會核融閤産生碳或氧，進而融閤産生更重的元素。當這些元素無法再進行核融閤時，會發生稱為超新星爆炸的大爆炸，核融閤産生的元素因而四散到宇宙各處（比鐵更重的元素就是在這種大爆炸中閤成産生的）。
我們的身體主要由碳元素所構成，而周遭充滿瞭包含氮和氧的水與空氣，這些元素就是遠古時代巨大星球的壽命結束時，産生的元素再次聚集形成太陽、地球以及我們的證據。這並非比喻，我們的起源就是存在於這些星球中。
像水和空氣這些理所當然的存在，一見平凡無奇，也可看成是星球的一生這種浩大宇宙中的最前綫的現象。接觸到「理所當然」的背後關聯的理（法則），就能理解世界的樣貌是如此簡單卻精妙，而這也是學習的醍醐味之一。
那麼「時間」呢？時間是無所不在的存在，其背後究竟和什麼原理相關，而我們看世界的方式，又會因理解這些原理而發生什麼改變呢？這就是這本書的主題。
雖說如此，時間果然是棘手的對象呢。自古至今，東西方以時間為主題的論述數不勝數，而論述的切入點從哲學到心理學、生理學、物理學，各式各樣都有。
這也無可厚非，像水或空氣這種眼睛可見的還能具體呈現，而時間根本看不見也摸不到。正因如此，環顧四周，樹木因風搖擺、人們忙碌而快速步行，這些風景都是能被大聲地主張「時間正在流逝喔！」的現象。比起水或空氣，時間是更普遍的存在，我們卻無法捕捉甚至是看到它的本體，隻能眼睜睜地看它從手中流逝，讓人十分焦躁。
能實際感覺卻沒有實體。
這就是時間的特徵之一，也可說是時間並非如此簡單的最大原因。受到古代基督教世界觀影響甚钜的聖奧古斯丁（St. Augustine）也如是說：
……那麼，時間是什麼呢？沒人問我的話，我是知道的。但是，當要嚮提問者說明時，我反而不曉得。（聖奧古斯丁《懺悔錄》）
經過瞭將近一韆六百年，這種感覺至今依舊不變。
雖說是曖昧的存在，我們之間卻共享著相當具體的「時間」形象。錶現方法也許因人因異，但想法應該大同小異吧：
時間是絕對無法逆行，並推動宇宙整體流逝的「什麼」。
就像是「江流不盡，水不復還」（鴨長明《方丈記》）的意思吧。
飄在大江上的小船或浮木，都是往同樣的方嚮流去，這是因為所有事物都被相同的水流推著。如果小船和浮木能自主行動，就不會是這種一緻性地流動。當有什麼事物的動作整齊一緻時，我們就會不禁想像其背後似乎有什麼在推動，就像「人流」這個詞匯字麵上的感覺一般。
時間也有相同的韻味。
實際上，我們是透過移動的事物來感受其背後的時間。閉上眼睛時，當然也能感覺到時間，但腦袋中感覺到的時間，大體來說是意識活動，也就是腦內的神經迴路流過電流的現象，這種現象便包含瞭事物的流動。
而且，事物的流動不因場所而改變。像是風吹樹搖動的方式是舉世皆同，也沒聽過球的飛行會因國傢而異。這就是支配物體移動的法則不受場所影響的證明。而影響這個法則卻看不到的巨大流動就是「時間」。
更進一步說，我們都有事情一旦發生就無法挽迴的體驗。因為逝去的時間無法再追迴，所以人們會後悔並體悟要珍惜「現在」的時間。這也是將時間比擬成人力無法撼動的大河流逝的原因。因此時間給人的「流動」印象，也可說是從這類日常經驗所培養齣來的。先不論時間是否真的有實體的流動，時間跟流動有密不可分的關係是無庸置疑。
所以我們可以輕易想像時間靜止時的樣子。簡單想像一下，水龍頭流齣的水停在半空中，人就像走路姿態的人偶，汽車也定住在那個瞬間不動，彷彿是照片的一個拍攝瞬間的景象。然而這樣想像未免太隨便，如果沒有時間，物體沒有移動，光也靜止的話，我們連影像都沒辦法看到。不對，更深入地說，沒有時間的話，流動在神經細胞中的電流也會跟著停住，我們連看或思考都辦不到。就算使用機械也是同理，當時間停止時，不僅是物體的運動，理論上來說連觀測或記錄都不可能，所以也無法識彆時間。至少在我們可感知的範圍，「時間」和「運動」必然共存。
如此一來，要迴答「時間是什麼？」這個問題的方法就是—仔細觀察事物運動的狀態。本書也會詳細描述我們具備的常識性時間觀，事實上早在三百年之前就建構而成，以經年纍月地組成我們世界觀的古老運動定律為基礎。正因為我們對支撐著世界觀之運動的理解和時間觀並沒有衝突，所以至今毫無疑問地接受時間觀並認定其為真實。
不過，人們所觀察到的自然法則並非絕對不變的真實。反而是為瞭能閤理解釋觀察到的自然現象，說明也與時俱變。這和運動定律相同，曆經三百年以上仍持續更新。
當時間和運動是不可分的情況下，自然法則的更新也會影響到時間觀。因為時間是為瞭用來理解運動所做的假設，是最基本的原理之一。自然界中更深層的領域現身人前，以此為基礎的運動定律每次更新時，我們對時間的認識也確實地在進化、更加深入。
特彆是進入二十世紀後齣現瞭數個新發現，大大改寫原本簡單直觀的自然觀，我們對時間的理解也有瞭飛躍性的進展。在迎嚮二十一世紀的當代，最先進的物理學正為人類史上第一次捕捉到時間真正本體而默默振奮。當中想讓更多人能體驗到這種熱切的感覺，也是我提筆寫這本書的理由。
「真實的時間」隨著時代演進而逐漸明朗，它和我們日常生活中所描述的時間姿態差異甚大，卻又與日常的時間觀密不可分。要明白這一切，最好的方法就是思考各個時代發生瞭什麼事，纔能真正理解並接受時間的樣貌。
因此透過這本書，我想讓讀者明白至今為止人類所知的「時間」本質以及對事物運動的理解；在讀者理解運動定律的同時，也能體會到時間觀如何變遷。我也盡可能以生活周遭事物為齣發點，按照曆史時序和理論進程來敘述，用淺顯易懂的語句加以延伸，好讓讀者能真正感受到科學確實是一步一步在往前邁進。本書也盡量減少數學公式說明，以易讀好懂為優先考量。
然而另一方麵，因為主要以「時間」為主題，即便是極具魅力的內容也得含淚割捨。更何況，本書各章內容要詳述書寫的話，都能寫上一兩本書。所以這本書是定位為網羅性的知識，而非教科書，一邊概觀人類日積月纍的重要原理和法則之間的關聯性，同時為讀者導覽時間觀的變遷。將來如果各位有更深入學習各個主題的機會時，能將此書提示的地圖做為理解其他書籍的路標，就深感榮幸瞭。
前言至此，接下來要進入主題。為瞭先穩固基礎，就從我們日常中描述的時間觀來進一步思考吧。
圖書試讀
用户评价
這本書的書名，簡直像是一張邀請函，邀請我去探索一個我從未真正深入瞭解過的領域。我一直覺得，時間是我們生活中最熟悉的陌生人，我們每天都在經曆它，卻很難說清楚它到底是什麼。從最初對時間的樸素認知，就是一種單嚮的、不可逆轉的流逝，到後來聽說相對論，知道時間會因為速度和引力而 bend and warp，這種觀念上的衝擊是巨大的。這本書的副標題，從牛頓力學一路講到量子重力和弦論，這跨度可真是太大瞭！我很好奇，科學傢們是如何一步步打破舊的認知，建立新的理論來理解時間的？牛頓力學對時間的描述，想必是那個時代最先進的理解，而愛因斯坦的相對論，則徹底顛覆瞭人們對時間和空間的看法。我最期待的是，這本書能否用通俗易懂的語言，解釋清楚相對論中那些令人費解的概念，比如時間膨脹、長度收縮等等，以及它們是如何被實驗證實的。而“量子重力與弦論”的部分，更是讓我感到一絲畏懼，又夾雜著強烈的好奇。我知道這些理論嘗試統一宏觀的引力與微觀的量子力學，那麼它們又是如何影響我們對時間最根本的理解的呢？我希望這本書能給我一個清晰的脈絡，讓我看到時間概念演變的壯麗史詩，並對時間的本質有一個更深刻的認識。
评分讀到這本書名《時間，原來是這樣：從牛頓力學、愛因斯坦相對論，到量子重力與弦論，探索時間本質之謎》，我立刻被吸引住瞭。我一直對時間這個概念有著一種隱約的哲學思考，總覺得它不像我們平時感受的那樣簡單。牛頓力學中的絕對時間，聽起來就充滿瞭確定性，仿佛時間就像一條筆直的河流，每個人都在其中勻速前進。然而，愛因斯坦的相對論，徹底改變瞭我的認知，讓我意識到時間原來是如此的相對和靈活，它會因為觀察者的運動狀態而改變，甚至會因為引力場的強弱而扭麯。這本身就足夠令人著迷瞭。更何況，這本書還提到瞭“量子重力與弦論”，這似乎將我們帶入瞭物理學的最前沿，那些我一直覺得遙不可及的神秘領域。我非常好奇，在這些更加精妙的理論框架下，時間又呈現齣怎樣的麵貌？是否存在著某種更深層次的時間結構，是我們目前無法直接感知到的？我希望這本書能夠以一種引人入勝的方式，帶領我穿越這些不同的物理學時代，從經典的力學描述，到現代的相對論，再到最前沿的量子理論，一步步揭示時間這個概念是如何被科學傢們不斷深入理解和重新定義的。
评分這本書的書名《時間，原來是這樣》本身就充滿瞭巨大的吸引力，仿佛在嚮我揭示一個我一直以來都渴望瞭解的秘密。一直以來，我對時間的感知都停留在日常經驗層麵，認為它是一種綫性、均勻流逝的尺度。然而，學生時代接觸到的愛因斯坦相對論，卻像一道閃電，瞬間擊碎瞭我原有的認知，讓我意識到時間遠比我想象的要復雜和奇妙。書名中提到的“從牛頓力學、愛因斯坦相對論，到量子重力與弦論”，這條清晰的脈絡，讓我看到瞭一個完整的探索時間本質的旅程。我迫切地想知道，牛頓力學是如何定義時間的？它與我們直觀感受的時間又有什麼區彆？而相對論，又是如何將時間從一個獨立的維度，變成一個與空間交織的整體，甚至讓它能夠被拉伸和壓縮？特彆是“量子重力與弦論”這部分，這代錶瞭物理學最前沿的探索，我堅信它們必然為我們理解時間提供全新的視角，甚至可能揭示齣時間更深層的、我們尚未觸及的本質。我希望這本書能夠以一種引人入勝、循序漸進的方式，帶我深入理解這些科學巨擘們是如何一步步挑戰傳統觀念，最終在時間這個最基本卻又最神秘的領域，不斷逼近真相的。
评分這本書的標題——《時間，原來是這樣》——就像一句令人好奇的感嘆，立刻勾起瞭我深入探究的欲望。我一直對時間這個概念充滿好奇，總覺得我們對它的理解遠未觸及本質。從物理學入門的角度來說，牛頓力學對時間的描述無疑是基礎，但我也知道，愛因斯坦的相對論給時間帶來瞭革命性的改變，讓時間不再是獨立的、絕對的存在，而是與空間緊密結閤，且會受到速度和引力影響。我特彆期待在這本書中，能看到這兩個理論之間是如何過渡和銜接的，以及相對論究竟是如何顛覆瞭我們對時間的直觀感受。更令我興奮的是，書名中還齣現瞭“量子重力與弦論”，這讓我感覺這本書不僅僅是迴顧經典，更是在探索未知的邊界。我知道這些是現代物理學中最具挑戰性和前瞻性的領域，它們試圖解釋那些我們尚未理解的宇宙規律。我很好奇，在這些理論的視角下，時間又會被賦予怎樣新的含義？它是否會變得更加奇特，甚至完全超乎我們的想象？我希望這本書能夠以一種清晰、連貫的方式，引導我完成一次從經典到前沿的思維之旅，幫助我理解科學傢們是如何一步步探索並解開時間本質之謎的。
评分這本書真的讓我大開眼界！我一直以來都對時間這個概念感到好奇，總覺得它不僅僅是鍾錶上的刻度那麼簡單。從中學物理課上關於牛頓絕對時間的模糊印象，到後來聽說愛因斯坦的相對論，感覺時間好像變得“柔軟”瞭一些，但具體是怎麼個“柔軟法”，以及它和我們日常的體驗有何關聯，一直都沒能真正理解透徹。這本書的標題就牢牢抓住瞭我——“時間，原來是這樣”。這讓我立刻聯想到，可能這本書會把那些深奧的物理學理論，用一種更易於理解的方式，一層層剝開時間的神秘麵紗。我特彆期待能看到牛頓力學是如何看待時間的，這或許是理解後來理論的基礎。然後，引申到愛因斯坦的相對論，我非常想知道，時間究竟是如何與空間結閤，又是如何受到引力、速度的影響而發生變化的？書名中提到瞭“量子重力與弦論”，這更是讓我感到振奮，因為我知道這些是目前物理學最前沿的研究領域，對它們一無所知，但卻充滿瞭神秘感。我希望這本書能把我從對時間的種種睏惑和模糊的想象中拉齣來，用清晰的邏輯和生動的語言，帶我領略科學傢們如何一步步探索時間的終極本質。
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