前言
「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了。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。」的回答吧。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了。
但不僅如此，這些到處存在的元素並非在宇宙產生時就存在。事實上，根據各種證據指出，宇宙誕生時只有氫和氦的簡單元素。而其他元素的誕生，竟然是在星球中合成產生的。
夜空的星星發出的光主要是來自氫轉化成氦的核融合過程，但是當質量很重的星球壽命將盡時，氦會核融合產生碳或氧，進而融合產生更重的元素。當這些元素無法再進行核融合時，會發生稱為超新星爆炸的大爆炸，核融合產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合成產生的）。
我們的身體主要由碳元素所構成，而周遭充滿了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，產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線的現象。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，只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鉅的聖奧古斯丁（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，當要向提問者說明時，我反而不曉得。（聖奧古斯丁《懺悔錄》）
經過了將近一千六百年，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。表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，都是往同樣的方向流去，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，就不會是這種一致性地流動。當有什麼事物的動作整齊一致時，我們就會不禁想像其背後似乎有什麼在推動，就像「人流」這個詞彙字面上的感覺一般。
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，這種現象便包含了事物的流動。
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家而異。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回的體驗。因為逝去的時間無法再追回，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出來的。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，水龍頭流出的水停在半空中，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，所以也無法識別時間。至少在我們可感知的範圍，「時間」和「運動」必然共存。
如此一來，要回答「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，以經年累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。反而是為了能合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，歷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。因為時間是為了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。
特別是進入二十世紀後出現了數個新發現，大大改寫原本簡單直觀的自然觀，我們對時間的理解也有了飛躍性的進展。在迎向二十一世紀的當代，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了什麼事，才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出發點，按照歷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。
然而另一方面，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累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，就深感榮幸了。
前言至此，接下來要進入主題。為了先穩固基礎，就從我們日常中描述的時間觀來進一步思考吧。
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