「時間是一種心理上的概念，」普林格說：「他們於人心中找到時間之前，一直尋尋覓覓著。他們以為那是第四維度，但你應該沒忘記愛因斯坦吧？」
──美國科幻小說家克里福．D．西馬克（Clifford D. Simak，1904-1988）
時鐘使得時間具體化，牛頓讓時間進入科學公式
在有時鐘之前，我們對時間的感覺像液體、像水銀，或覺得它易變無常。前牛頓學家（Pre-Newtonians）並不假定時間舉世皆然、是一種可以完全信任或不會變動的事物。時間最為人所知的特性就是相對性──這裡用的是心理學定義，因為我不想跟一九○五年出現的另一種新定義搞混。時間旅行在不同人的身上會有不同步調。
時鐘使得時間具體化，而牛頓讓時間……這樣說吧，他讓時間得到官方認證。他把時間變成科學中不可或缺的部分。時間「t」，一個可放入等式中的要素。牛頓認為時間屬於「上帝的感知能力」。他的觀點代代傳遞下來，彷彿刻在了石碑上：
絕對的、真實的、數學的時間，在其中、就其本身或其本身的性質，不受任何外部的干涉，均勻一致地流動……
宇宙時鐘的流動是肉眼看不見、無法阻擋、四處皆然的。絕對時間是神的時間。這是牛頓的信條。他不但沒有證據證明此事，跟其他人比起來，他的時鐘根本是胡說八道。
搞不好根本沒有所謂的穩定動態（motion），沒有能準確測出時間的方法。所有動態都能加速和減速，但絕對時間的流動不會那麼容易地因任何變動而改變。
除去牛頓的宗教信念，驅策他的動力其實來自數學上的必要性。為了定義名詞、表達他的法則，他需要絕對空間，也需要絕對時間。「運動」（Motion）的定義是：在空間中，經過一段時間後相對位置產生的變化。加速度則是這段時間的速率變化。若有絕對、真實且數學性的時間打底，他可以創造一整個宇宙論，或者可以說是世界系統（System of the World）。這是一個抽象概念，是隨手拈來、可用於計算的架構。但對牛頓而言，同時也是解釋世界的方式。你可以信，也可以不信。
愛因斯坦的煩惱：時間與光速的矛盾
愛因斯坦就信了。某種程度而言。
他相信，一座由法則與數值組成的雄偉建築，能從光禿的石頭小教堂成長為宏偉華美的大教堂。它會有廊柱和飛拱，佐以一層層雕刻與窗花格──而且建築工事持續進行中，包含隱密的地窖、毀損的小禮拜堂。在這棟建築中，時間 t 不可或缺。無人能完全掌握整個結構，愛因斯坦算是懂得比大多數人多，但他也碰到了問題，這裡有個內部矛盾。
上一世紀物理學最大的成就是蘇格蘭科學家詹姆斯．麥斯威爾（James Maxwell）統合電流、磁力與光──這個成就肉眼可見，而且電線拉得全世界都是。電流、磁場、無線電波和光波其實同為一體。麥斯威爾的等式初次讓光速計算變得可能。但它們跟機械法則（laws of mechanics）並沒有完美契合。
打個比方：根據數學理論，光波顯然是波狀，但是是在什麼東西上的波段呢？聲音震動所產生的聲波需要空氣、水或其他物質來傳導，光波也必然包含某個看不見的介質，也就是所謂的以太──「光以太」，又或者是光物質。實驗主義者當然想找出以太，但全數鎩羽而歸。
波蘭裔美國籍物理學家亞伯特．邁克森（Albert Michelson）和美國物理學家愛德華．莫雷（Edward Morley）在一八八七年發明了一項絕頂聰明的實驗，測量與地球運行方向平行的光速，以及垂直相交時的光速，但他們找不到任何差異。那麼，我們真的需要以太嗎？又或者，我們是否可以簡單認定，移動中物體的電動力學，只是穿越過一個什麼都沒有的空間呢？
現在我們知道，光速在空盪無物的空間裡是固定不變的：每秒 299,792,458公尺。沒有任何一架火箭的速度可以超越一閃即逝的光，甚至減少那數值一點點。愛因斯坦費盡了心力（他表示「精神非常緊繃」、「心中各種衝突拉扯著」）要找出其中意義──要摒除光以太的存在，接受光速是絕對的。
但情況實在不能再這樣下去。在瑞士伯恩，某個美好晴朗的一天（他不久後才提及此事），他和朋友義大利裔瑞士籍電機工程師米歇爾．貝索（Michele Besso）促膝長談。「第二天我又回去找他，然後跟他說──我甚至連打招呼都跳過了──『謝謝你，我已經把問題全解決了。』我的解答就是時間概念。」
時間不可能是絕對的
如果光速是絕對的，那麼時間就不可能是絕對的。我們一定要拋棄對完美同步的信仰：亦即兩事件發生於同一時間的假設。不只一個觀察者分別經歷了屬於自己的當下。「時間的定義不可能是絕對的，」愛因斯坦說它雖然可以被定義，但並非絕對。「而且時間和訊號速度（signal velocity）之間有著無法切割的關係。」
訊號會攜帶資訊。假設有六個短跑選手在起跑線上，將進行一百公尺賽跑。他們都以雙手和單膝碰觸地面，腳踩起跑器，等待槍聲響起。在這個例子中，起跑時間點就會跟聲波以每秒幾百公尺的速度穿越空氣有關。以現代標準來看，它們太慢了。因此，奧林匹克運動賽事廢除了鳴槍，轉而使用電子鳴槍，電子訊號會以光速奔至擴音器了。如果再仔細思考一下同時性：光線傳播到跑者、裁判和旁觀者眼中的訊號速度，也必須要考慮進去。到最後，時間中不會有任一瞬間或「任一個點」是眾生平等的。
再舉一例。閃電打在鐵軌路堤兩個不同的點上（在這類故事中，火車往往比起馬匹更普及），而且兩點相隔一段距離。如果你是物理學家，有著最優秀而且最新穎的設備──可以判斷兩道閃光同步嗎？你沒有辦法。最後你會發現，坐在火車上的物理學家跟車站裡的物理學家必定意見分歧。每個觀察者都有自己的參考座標，而每一個參考座標都有自己的時間。沒有宇宙時鐘，也沒有神的時鐘，或是牛頓的時鐘。
本文摘自《我們都是時間旅人：時間機器如何推動科學進展，影響21世紀的人類生活》，時報出版，2018 年 9 月出版。
