【预订】解剖时间：从科学哲学历史到个人经验，横跨不同领域与时空的人们如何看待研究与感受时间 港台原版进口人文社科科普 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

⭑美國書籍評論網站Book Riot「時間」主題之最佳非文學書籍⭑

⭑《出版人週刊》星號書評⭑

⭑《學數學，弄懂這39個數字就對了》作者伊恩・史都華推薦⭑

古人的時間是有形之物，能被年、月、時、分切割；

哲學家說時間和空間不可分割，是運動的度量，且是不連續的，

近代物理學家說，過去和未來不存在；

生物學家說時間存在於每個細胞中；

而這裡的你體驗到的時間因心境、年齡而改變它消逝的速度，但亞馬遜雨林裡的住民卻沒有時間的概念⋯⋯

在這麼多種解釋中，究竟哪一個才是時間真正的樣子呢？

最受歡迎的宇宙大哉問之一——「時間到底是什麼？」

從鐘的歷史，歷代哲學家、物理學家、生物學家對時間的解釋到你我的時間感，探索時間百變的本質。

「讀來令人心曠神怡，很有技巧的書寫。」──約翰．凱瑞（John Carey）《星期日泰晤士報》（The Sunday Times）

獲獎作家、數學家Joseph Mazur在本書描述了人類對於「時間」的各種解釋。

第一部從計量說起，談及計時之物——「鐘」的演化如何與人們對時間的概念俱進。從古人發明的水鐘、日晷以及各種曆法，到近代的電子錶、石英鐘及銫原子鐘等更精密的時間測量儀器。這些演變除了可見科技上的進步，也能看見人類文明的轉變與對時間的定義與再定義。

第二部將談及人們對時間的想法有哪些解釋及改變，包括歷來哲學家對時間本質的深層思考：時間是否和空間一樣是不連續的？時間是否也可以不斷分割有最基本單位？絕對時間是否存在等。

第三部則將從「物理學」的角度探討時間。愛因斯坦提出的時間與牛頓古典物理學的時間有何不同，這與愛因斯坦後來提出相對論有什麼關聯嗎？如果將時間與空間融合，近代物理學的宇宙觀又將如何轉變？

第四部則將從主觀的「感受」來測量時間，提及我們的意識如何受到環境與社會文化的引導。例如：亞馬遜叢林的亞蒙達瓦部落並沒有「時間」的概念；時間感會因為快樂或恐懼或快或慢；以及當年紀漸長，時間似乎會過得愈來愈快等感受。而這些感覺，是否也有比較科學的合理解釋呢？

最後在第五部，將提及生物與時間的關係。時間在此變成一把生命的量尺，作者將提及生物學對於老化的解釋，我們的腦如何知道晝夜的節律（腦內時鐘），細胞如何因年齡不同而有不同的生長速度，以及時間和記憶、睡眠的關聯為何。

本書在許多章節最末收錄也了一些關於時間的小故事，記錄了作者訪問卡車司機、跑者、囚犯和鐘錶匠等人對時間的看法。在本書中，作者用故事性的筆法，從不同面向描繪人們如何定義、理解與感受的時間，以及科技、身體狀態與心智如何影響我們對於時間的認知。本書將讓讀者重新思考與時間的關係，以及如何更加善用時間。

前言

第一部分 測量

第一章 水滴、移影（報時）

楔子：以百分之一秒的差距贏得金牌的奧運選手

第二章 搖鈴、擊鼓（時間的使用）

楔子：一位鐘錶家對時間的看法

第三章 一週的第八天（時間的循環）

第二部分 理論家、思想家與觀點

第四章 芝諾的箭袋（時間之流）

楔子：無期徒刑終身監禁，不得假釋

第五章 物質的宇宙（哲學家眼中的時間）

楔子：德州和奧克拉荷馬州的受刑人

第六章 谷騰堡的活字印刷（第一次資訊時代的時間）

楔子：鎖在當下的時間

第七章 牛頓登場（絕對的時間）

第三部分 物理學

第八章 什麼是時鐘？（超越觀察者的時間）

楔子：國際太空站上的時間

第九章 同步的時鐘（校準的時間）

楔子：另一種國際太空站上的時間

第十章 合而為一的大一統（時空）

楔子：一次有趣的對談

第十一章 另一次午夜巴黎（時光旅行）

第四部分 認知的感官

第十二章 大哉問（時間的感官與場所）

楔子：時間與我同在

第十三章 它跑哪去了？（老化與時間的加速）

楔子：時間是什麼

楔子：全世界走得最慢的鐘

第十四章 感覺（時間感）

楔子：在中國的iPhone組裝廠臥底

第五部分 生命的韻律

第十五章 主節律器（時間之眼）

楔子：股票交易室裡的時間

第十六章 內在的節拍（活細胞中的時鐘）

楔子：長途卡車司機

第十七章 一百五十萬年（晝夜節律的同步）

楔子：天上的時間

第十八章 扭曲的感覺與錯覺（時間的溫度）

楔子：我奇怪的時間意象

第十九章 系外行星與生物節律（環境的同步器）

後記

註解

筆記

索引

約瑟夫．馬祖爾Joseph Mazur

馬爾波羅學院（Marlboro College）數學系榮譽教授，著有數本科普書，包含入圍美國筆會Martha Albrand獎決選名單的作品《雨林中的歐幾里德》（Euclid in the Rainforest: Discovering Universal Truth in Logic and Math）以及《運動悖論》（The Motion Paradox: The 2,500-Year-Old Puzzle Behind All the Mysteries of Time and Space）。他最近一本著作是受到高度評價的《啟蒙的符號：數學符號的誕生、演化和隱藏的力量》（Enlightening Symbols: A Short History of Mathematical Notation and Its Hidden Powers）。他獲得過諸多榮譽，像是古根漢獎助金得主（Guggenheim Fellow）、洛克菲勒協會貝拉吉奧駐村（Rockefeller Foundation Bellagio Residency）及伯利亞斯科獎助金（Bogliasco Fellowship）。著作散見於《華爾街郵報》、《紐約時報》、《衛報》、《科學》雜誌、《自然》雜誌和《Slate》雜誌上。馬祖爾與妻子珍妮佛同住於佛蒙特馬爾波羅。

相關著作：《是湊巧還是機率？：巧合背後的數學與迷思》

譯者簡介

張宛雯

臺大物理學士，紐約哥倫比亞大學教育學院神經科學暨教育碩士。

歡迎來信：2403wc@gmail.com

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最初，人类将过去的时间视为区分现在和过去的方式，究竟是什么机制导致了这一点，有些人类学文献提出了一些假设和有限的解释。人类，和他们的灵长类祖先一样，也许一直是群居动物。即便是回到语言尚未诞生、人类只能咕哝着发出几个元音的时代，早期人类也会用图画来留住记忆，区分过去和现在。这说明，我们区分时间的方式和语言有关。来自美国加州大学圣地亚哥分校的认知科学家拉斐尔·努涅斯（Rafael Nunez）和他的研究生肯西·库珀里德（Kensy Cooperrider）一起，通过对新几内亚原住民约皮偌人（Yupno）的研究发现，语言中所使用的类比，对于人们如何概念化时间起着至关重要的作用。努涅斯认为，有一种理解时间的方式，是通过空间进行类比，因为人类天生擅长导航和定位地理空间。0一个说英语的人在提到昨天时，可能会用手从肩膀上方向后指，向前指则代表明天一过去在我们身后，是我们来的地方，而未来在我们眼前，是我们要去的地方。在美国标准手语里，如果要表示过去时，就是用动词加上朝肩膀向后挥手，表示将来时，向前挥手。

或许这种情况如今依然存在。在对生活在亚马孙雨林一个人口稀少的当地族群的语言进行观察和田野调查后，研究者发现，时间感（time sense）并不是人类天生固有的。根据湖南大学认知科学特聘教授克里斯托弗·格林·辛哈（Christopher Glyn Sinha）的研究，阿莫达瓦（Amondawa）部落的人在语言上似乎并未形成时间观念。这一研究颠覆了语言学家长久以来视为普世真理的一种假设，即所有语言在组织时间关系时都会建立一种空间映射，也就是说，运动和位置，与时间观内在相连。当然，语言上缺乏时间的概念，并不意味着阿莫达瓦人就没有时间感，只能说明观念先于语言。研究小组发现，阿莫达瓦人没有词语用以表达“下周”“明年”这样的时间概念，这个部落也没有人有年龄。那么，如何区分人生阶段呢？取而代之的，在这个部落里，人们通过改变姓名来表明一个人处于什么人生阶段。这也说明，时间是

一种文化产物，而非人与生俱来的认知。但阿莫达瓦人也并非不会按照时间顺序来讨论生活中发生的事件，比如新生儿出生、婚姻，以及老人死亡。2

⭐芝诺的悖论让我们认识到，时间或许不像我们想象的那样连续。那么，时间是否存在不能被分割的最小组成单元呢？时间是否像光一样，是由量子这样的微小颗粒组成的？德国量子物理学大师沃纳·海森堡（Werner Heisenberg）指出，时间的最小单元，接近10⁻²⁶秒。还有以德国量子力学奠基人普朗克（Planck）命名的普朗克时间（5。39×10⁻⁴⁴秒），指的是真空状态下光速运行一个普朗克长度的时间，任何小于这一时间单位的，都可以视作不存在。

随着科学技术的进步，这些关于时间的思考，同时指向了关乎人类文明的一些重大问题。芝诺提出的这些悖论，让人们陷入思考：箭的运动是离散的，阿喀琉斯永远只能到达乌龟先前到过的位置，一个人如果想要走完一段路程，要先走完其112，然后是1/2的1/2，如此往复，没有尽头。关于运动的悖论，其实也是关于测量时间的悖论。

基于时空是由离散的碎片组成的可能性，将量子物理和引力相结合，物理学家提出了圈量子引力论（loop quantum

gravitation）。如果物质是由小于原子的颗粒组成，那么时间为什么不能由小于“瞬间”的点组成呢？时空也可能是由时空尘埃组成的一无论这种尘埃究竟是什么东西。圈量子引力论的理论，基于一个非常有意思的观点，即宇宙是由极其微小的颗粒组成的。这个理论结合了量子力学和广义相对论。根据这个理论，空间的最小单位是10⁻⁹⁹立方厘米，时间则以10⁻⁴³秒为

最小单位进行离散运动。

为什么不能量子化时间呢？就像我们把光量子化，得到了光子一一光的基本粒子，我们也可以把时间量子化，得到

“时间子”（chronon）。“时间子”也是粒状的，其内部原子也有离散能量等级。日常的生活经验给了我们“时空是连续的”

这一感受，所以人们很难接受事实并非如此。不幸的是（又或者说幸运的是，幸与不幸全看个人的观点），就像弦理...

任何关于运动的连续性论述里，通常都会得出这样的结论：当一个物体运动时，运动不会脱离其现有的状态进行跳跃式变化。正在经历变化的物体，不可能一下子从某处到另一处，或从某种状态变化到另一种状态，否则，就一定有一些瞬间，物体既不在这里，也不在那里，既不是这种状态，也不是那种状态。这让人联想到芝诺哲学的另一层：任何变化一定是在时空中同时发生的，如果一样东西无法在时间中被分割，那么它也无法在空间中移动。这些论断粗暴地分裂了时间和变化，以及时间和空间的关系，仅仅将时间看作衡量运动的尺度，或者将运动看作衡量时间的尺度。换一种方式来说，即时间就是运动。我们所说的运动，并非仅仅指一个物体从某处到另一处的位移。运动也可以指质（比如颜色的变化）或量（休积上的变大或缩小）的变化。它也可以指梨子的成熟或原子的聚集。

如果时间是连续的，那么空间也是。时间被我们称为“现在”的奇妙事物所分割，同理，空间也是如此被“现在”所分割。对于任何一个运动中的物体，人们都以其“现在”所处的空间位置来标记它。但这种推论并不排斥时间或空间存在最小单元的概念。和我那些布朗克斯的小伙伴一样，亚里士多德当然理解一段时间可以被无限分割，但他的无限概念总能让我们想象一个“远方”（beyond）一一种无限继续的可能性。在他看来，人脑有能力在脑海中随时将一条直线或一段时间持续分割下去。但这样的分割，指的是有理数。亚里士多德于是用这一无限的可能性，来驳斥芝诺的二分法悖论，他指出，一个物体不可能在有限的时间内占据无限的空间。二分法悖论指出，一个运动中的物体无法抵达一个指定的位置，因为无论它多么接近终点，都必须先完成一半的路程，再完成剩下的一半，如此继续。

这样的一个循环没有终点，因此物体永远无法到达终点。也就是说，移动的物体到达终点之前，必须先要“计算”无限数量的数字。

这个悖论利用了一个很明显的漏洞，就是设定在一段有限的时间里，能够完成无限数量的任务。

由此看来，亚里士多德认为一个物体不可能在有限的时间内占据无限的空间，这一假设似乎是错的。他指出，时间和空间都可以被无限等分，因此客人也能做到在一段有限的时间里移动无限数量的房间。但对于芝诺的二分法悖论，他还有另一个驳斥的论据。根据芝诺的假设，当运动距离一分为二时，运动也就被打断了，而这个被打断的点被计算了两次：一次是作为前一部分的终点，第二次是作为下一部分的起点。

蓝天可以视作蓝色的投影，而蓝色是指波长变化范围在450~495纳米之间的可见光，该数值会随着天空位置角（position angle）而变化。1纳米等于10⁻⁹米。人的肉眼分辨不出451纳米波长的蓝色和450纳米波长的蓝色之间的区别。蓝天是由一系列波长不同的蓝色所组成的，因为波长是一个个离散的整数，因此这些蓝色之间存在间隔，但这些间隔肉眼辨别不出。尽管辨别不出，但可以通过波长测量出来。也就是说，尽管位置角不具有连续性，天空的颜色却可以通过离散波长的变化而发生变化。这就混淆了数学上的连续性和实体世界的连续性之间的区别，可以归结为数学模型里的微小要素、间隔、瞬间与实体世界里原子和亚原子激发行为之间的差异。时钟固然可以精确测量时间，时间本身却能够“狡猾”地躲过世界上最精准的钟表。按照目前国际公认的规定，1秒钟是铯133原子振动9192631770次的时间长度。在铯-133原子内部，电子会不断上升，辐射光子以稳定的9192631770核磁频率振动。通过计算铯-133原子辐射光子的数量，原子钟可以极为精确地测量时间，20万年的误差都不到1秒。但即使是这样的钟，也无法真正抓住时间，因为他们是通过计算相邻的整数来测量时间的，而不是连续的、没有一个明确“邻居”的实数。

1956年以前，1秒钟的长度是根据地球自转和公转来定义的。这并不是个稳定的定义，因为月球引力会导致地球自转速度变慢。后来，美国海军和英国国家物理实验室的天文学家开始研究金属元素铯-133原子的振动，他们发现，其振动频率要比地球运转稳定得多。人们经常将速度和钟表联系起来，作为变化的衡量标准，但其实并非一定需要钟表的介入，才能体现变化。我们可以说，一辆火车正以100英里每小时的速度前进；但如果换成以人的心脏跳动为基准，也能说出火车的速度，大约为450次心跳。这并不是两个毫不相关的单位之比。换成心跳之后，时间看似不...

书籍介绍

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古人的時間是有形之物，能被年、月、時、分切割；

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近代物理學家說，過去和未來不存在；

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而這裡的你體驗到的時間因心境、年齡而改變它消逝的速度，但亞馬遜雨林裡的住民卻沒有時間的概念⋯⋯

在這麼多種解釋中，究竟哪一個才是時間真正的樣子呢？

最受歡迎的宇宙大哉問之一——「時間到底是什麼？」

從鐘的歷史，歷代哲學家、物理學家、生物學家對時間的解釋到你我的時間感，探索時間百變的本質。

「讀來令人心曠神怡，很有技巧的書寫。」──約翰．凱瑞（John Carey）《星期日泰晤士報》（The Sunday Times）

獲獎作家、數學家Joseph Mazur在本書描述了人類對於「時間」的各種解釋。

第一部從計量說起，談及計時之物——「鐘」的演化如何與人們對時間的概念俱進。從古人發明的水鐘、日晷以及各種曆法，到近代的電子錶、石英鐘及銫原子鐘等更精密的時間測量儀器。這些演變除了可見科技上的進步，也能看見人類文明的轉變與對時間的定義與再定義。

第二部將談及人們對時間的想法有哪些解釋及改變，包括歷來哲學家對時間本質的深層思考：時間是否和空間一樣是不連續的？時間是否也可以不斷分割有最基本單位？絕對時間是否存在等。

第三部則將從「物理學」的角度探討時間。愛因斯坦提出的時間與牛頓古典物理學的時間有何不同，這與愛因斯坦後來提出相對論有什麼關聯嗎？如果將時間與空間融合，近代物理學的宇宙觀又將如何轉變？

第四部則將從主觀的「感受」來測量時間，提及我們的意識如何受到環境與社會文化的引導。例如：亞馬遜叢林的亞蒙達瓦部落並沒有「時間」的概念；時間感會因為快樂或恐懼或快或慢；以及當年紀漸長，時間似乎會過得愈來愈快等感受。而這些感覺，是否也有比較科學的合理解釋呢？

最後在第五部，將提及生物與時間的關係。時間在此變成一把生命的量尺，作者將提及生物學對於老化的解釋，我們的腦如何知道晝夜的節律（腦內時鐘），細胞如何因年齡不同而有不同的生長速度，以及時間和記憶、睡眠的關聯為何。

本書在許多章節最末收錄也了一些關於時間的小故事，記錄了作者訪問卡車司機、跑者、囚犯和鐘錶匠等人對時間的看法。在本書中，作者用故事性的筆法，從不同面向描繪人們如何定義、理解與感受的時間，以及科技、身體狀態與心智如何影響我們對於時間的認知。本書將讓讀者重新思考與時間的關係，以及如何更加善用時間。