2.牛顿模型： 时间是一根无限长的线

艾萨克·牛顿在他1687年出版的《自然哲学之数学原理》一书中，为我们给出了时间和空间的第一个数学模型。

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艾萨克·牛顿简史

1643年1月4日，艾萨克·牛顿出生在英国林肯郡的伍尔索普村。在他出生10天前，意大利伟大的物理学家、天文学家伽利略在罗马刚刚去世。一个伟人的离世，带来了另一个伟人的新生。历史在这样的巧合间，似乎在诉说着某种科学传奇。

牛顿小时候并没有表现得比常人更聪明，甚至还有点儿笨。如果说他与其他同龄孩子有何不同，或许是牛顿从小便喜欢读书，尤其是阅读一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物。他从中受到启发，制作了一些奇奇怪怪的小玩意儿。

牛顿设计的猫洞

据说牛顿小时候曾为家中的两只猫做了一大一小两个门洞，让大猫走大洞，小猫走小洞，结果两只猫都走大一点的门洞。小时候的牛顿虽然喜欢发明创造，但似乎对猫的习性并不了解。

到了1661年，牛顿中学毕业后以优异的成绩被推荐到剑桥大学三一学院。他极其勤奋地读书、思考，研究了大量关于自然哲学、数学和光学方面的著作。不久他的指导老师就发现这个学生的学识已经超过了自己。1667年，年仅25岁的牛顿当选为三一学院院士，两年后成为著名的“卢卡斯数学教授”。

1665—1666年，英国爆发鼠疫，各大学师生都被疏散，牛顿回到家乡。在18个月中，牛顿度过了一生中最富有创造力的阶段。

传说牛顿在家乡躲避鼠疫期间，一次在苹果树下读书的时候，被掉下的苹果砸中了脑袋，这促使他思考苹果为什么会落地而不是飞向天空，从而最终发现了万有引力。牛顿本人对这一传说不置可否。人们对这个故事津津乐道，牛顿的苹果也成为科学史上最著名的苹果。

万有引力定律

任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关。

牛顿于1672年当选为英国皇家学会会员，这一学会成立于1660年，旨在促进自然科学的发展。1703年当选为皇家学会主席，后来因健康原因辞去皇家学会主席，担任主席一职长达二十年。有趣的是，自1915年以后，每任皇家学会主席都是诺贝尔奖获得者。

作为背景存在的时间

时间和空间在牛顿模型中是事件发生的背景，且这种背景是不受事件影响的。牛顿在他的《数学原理》一书中，提出了牛顿运动定律和万有引力定律，由此奠定了他在物理学史上的重要地位。同时，该书的出版也意味着经典力学的成熟。

牛顿经典力学的背景正是被“固定”的时间和空间。这就是说，时间在这里被认为是永恒的，并不存在一个开端或者终结，它已经存在并将存在无限久。在牛顿的数学模型中，时间和空间相互分离，两者之间没有必然的联系。时间被认为是一条单独的线，或者是两端无限延伸的铁轨，它独立于在宇宙中发生的事件。

时间是绝对的

绝对时间是指在牛顿的时空观中，时间是绝对的，与任何特殊的参考系无关。静止安放在不同惯性系中的时钟，对同一运动过程的计时结果是相同的。

康德的忧虑

与牛顿同时代的大多数人，并不认同牛顿的绝对时空观，他们认为有形宇宙是在几千年前以多少和现状相同的形态创生的。这引起了德国思想家伊曼努尔·康德的忧虑。康德关于宇宙时空的创生提出了三个问题：其一，如果宇宙是被创生的，那么为何要在创生之前等待无限久？其二，如果宇宙已经存在了无限久，为何将要发生的每件事没有早发生，使得历史早已完结？其三，为何宇宙尚未到达热平衡，使得万物都具有相同温度？这就是康德著名的“纯粹理性的二律背反”。根据康德提出的问题，我们不难看出，他和牛顿持有相似的观点，即时间从空间中独立出来，并且它是永恒的。

伊曼努尔·康德