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时间与每个人都息息相关，它无影无形，却无处不在，是人类生活中最重要的概念，是哲学家苦思的谜题，也是科学家关注的热点。本书用浅显生动的语言说明了时间概念的来龙去脉、时间单位的演变、计时工具的发展，还以时间领域专业科学家的视角，介绍了授时技术的发展，时间在导航、通信、电力等各领域的应用，以及中国科学院国家授时中心的前沿研究，展现了我国在时间科学领域的领先地位。
书名：时间的奥秘：从日影测年到北京时间
ISBN：978-7-115-68513-1
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著 李孝辉 窦 忠
责任编辑 韩 松
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
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时间与每个人都息息相关，它无影无形，却无处不在，是人类生活中最重要的概念，是哲学家苦思的谜题，也是科学家关注的热点。本书用浅显生动的语言说明了时间概念的来龙去脉、时间单位的演变、计时工具的发展，还以时间领域专业科学家的视角，介绍了授时技术的发展，时间在导航、通信、电力等各领域的应用，以及中国科学院国家授时中心的前沿研究，展现了我国在时间科学领域的领先地位。
本书面向大众读者，特别适合对时间及其应用感到好奇的读者阅读。
尹传红
仰望苍穹，日月轮转勾勒出时间的轨迹；俯身大地，寒来暑往镌刻着岁月的印记。时间，这一无影无形却无处不在的存在，始终是人类认知世界的核心命题。从远古先民对昼夜交替的直观感知，到现代科学家对原子钟精度的极致追求，人类对时间的探索从未停歇，而这份探索始终与文明的演进、科技的突破紧密相连。
《时间的奥秘：从日影测年到北京时间》（以下简称《时间的奥秘》）一书，以清晰的脉络、通俗的语言，将时间科学的发展历程与中国的时间探索实践融为一体，为读者铺展开了一幅跨越千年的时间探索画卷。相较于初版《时间的故事》，修订升级后的本书更充分地吸纳了十余年来时间科学领域的新成果，尤其是中国在授时技术、卫星导航等领域的突破性进展，让这部作品既有历史的厚度，更有时代的温度。
追溯人类时间认知的源头，我们总能看到天文观测与生产生活的深度绑定。从公元前7世纪中国古人发明的圭表，到欧洲史前时代的巨石阵，从古罗马万神殿的日光穹顶，到古印加帝国以城市为骨架的天文历法系统，不同文明都在试图通过观测自然现象来捕捉时间的节律。这种对时间的最初探索，初衷实则是要在变幻的自然中寻找确定性——先民既需要依据季节节律安排农事，也需要通过天象校准祭祀时刻，航海时则需要借助星象判断航程方位。本书开篇即从“感受时间”切入，通过文学的时间、生物的时间等多元维度的叙事，让读者理解时间不仅是物理量，更是渗透在生命与文化中的核心要素。
时间的测量史，本质上是一部科技的进步史。从利用日影变化的圭表、日晷，到依靠流水与燃烧的漏刻、香钟；从伽利略发现单摆等时性原理，到惠更斯发明摆钟开启机械计时时代；从石英钟的精准到原子钟的极致，每一次计时工具的革新，都标志着人类对时间精度的掌控迈入新的阶段。《时间的奥秘》以“时间的单位”“计时工具的发展”等章节为脉络，系统梳理了这一演进过程，尤其注重挖掘中国古代计时技术的智慧。书中对元代郭守敬在登封建造的测景台的详细介绍，让我们看到了中国古代天文学家对时间测量精度的极致追求。这不仅丰富了时间科学的叙事维度，更彰显了中华文明在科技领域的深厚积淀。
如果说古代的时间探索是为了适应自然节律，那么现代的时间科学则是为了掌控时间、利用时间，为现代社会的运转提供核心支撑。本书一大特色，便是清晰阐释了时间在现代社会各领域的关键作用，让读者得以确切理解“时间就是秩序，时间就是效率”的深刻内涵。譬如在导航领域，时间与定位密不可分，该书详细解读了从传统航海的月距法、钟表法，到现代无线电导航、卫星导航的技术演进。特别是，重点阐述了北斗卫星导航系统与时间的深度绑定——作为我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，北斗的精准定位依赖于高精度的时间同步，而我国在光纤时间传递系统等领域的突破，又为北斗的精准授时提供了核心支撑。
我们还看到，在通信领域，时间同步是信息有序传输的前提，没有精准的时间校准，便会出现话音重叠、数据混乱等故障；在电力领域，交流电的固定时间间隔是电网稳定运行的基础，智能电网中的“黑匣子”更是通过时间记录实现对电网运行状态的精准监控。这些内容的呈现，让读者真切感受到时间科学并非远离生活的抽象理论，而是支撑现代社会正常运转的“隐形基石”。
翻阅《时间的奥秘》，我觉得最令人振奋的莫过于对中国时间科学领先地位的系统展示。近十年来，我国在时间领域的发展成就斐然：北京时间的准确度和稳定度逐步提升，已经跃升至世界第二；我国建成了世界上精度最高、距离最长的光纤时间传递系统，实现了时间信号的高效精准传输；在深空探测领域，从“嫦娥探月”到“天问探火”，这些重大工程对时间提出了极高要求，而我国的授时技术为这些探索任务提供坚实、可靠的保障。书中对这些成就的解读，并非简单的成果罗列，而是深入剖析了背后的科学原理与技术突破，让读者不仅知其然，更知其所以然，同时也彰显了我国科技工作者的创新精神。
在我看来，一部优秀的科普著作的价值，不仅在于能够准确、流畅地传播科学知识，更在于还能够深入启迪读者的科学思维，带来认知方式的转变、能力素养的提升。《时间的奥秘》一书中既有对时间本质的哲学思考，如牛顿的绝对时间观与爱因斯坦的相对论时间观的碰撞，也有对时间测量方法的科学解读，如通过放射性元素衰变法测定地球年龄的原理；既关注宏观的宇宙时间尺度，如宇宙大爆炸以来的138亿年，也探讨微观的时间维度，如基本粒子不到1阿秒的寿命。这种跨学科、多维度的讲述，让读者在更开阔视野中了解时间科学的同时，也学会从不同视角认识世界。
回望人类文明史，对时间的认知程度，始终标志着一个文明的发展水平。在全球化与科技快速发展的今天，时间的精准度更直接关系到国家的科技竞争力、经济发展质量和国家安全。从圭表上那一道决定播种时令的影子，到北斗卫星那穿越天际的时间信号，人类测量时间的手段发生了天翻地覆的变化。但不变的是，我们始终希望通过理解时间、掌握时间，来更好地安排生活、探索未知、创造文明。
《时间的奥秘》正是一把钥匙，它帮助我们打开理解这“不变”与“变”的大门。它告诉我们，时间的故事，既是关于星辰原子的宏大图景，也是关于我们每个人日常生活的微观写照。在这个“北京时间”已经跻身世界最精准之列的时代，阅读这样一本书，不仅是对一段科学历程的回望，更是对一种文明能力的确认。
愿每一位读者，都能在时间的长河中，找到自己清晰而坚定的位置。
（作者系科普时报社社长、中国科普作家协会原副理事长）
本书前身《时间的故事》在2012年出版，已经13年了。在这期间，本书得到广大读者的厚爱，多次登上畅销榜，繁体字版权还授权给台湾地区的出版机构。我在荣幸与感激的同时，也诚惶诚恐，唯恐书中有失误的内容，唯恐书中有误导读者的内容，唯恐书中有让读者不满意的内容。在这13年间，经常翻书自省，渐渐地，心中形成了三恨。
一恨成书太早。从2010年开始，我国的重大工程飞速发展，北斗卫星导航系统从区域到全球，嫦娥探月，天问探火，这些重大工程对时间提出了更高的要求。同时，随着这些重大工程的公开，原来不愿意说、不敢说的内容，现在可以公开了。我时常在想，如果再来一次，我可以讲更多、更精彩的内容。
二恨没有把北京时间的性能写全面。近十年来，北京时间准确度和稳定度也是稳步提高，从世界前三发展到世界前二，从2024年到现在，准确度已经达到世界第一。北京时间的授时方式也是飞速发展，我们建起了世界上最高的精度最高、距离最长的光纤时间传递系统。这些振奋人心的成果，也使我迫切地想给读者展现这些成果实现的原理。
三恨有些说法不是最优的。自己在看书的时候，偶尔会有这样的想法：如果这个地方修改一下写法，换成另外一种表述方法，效果会不会更好？久而久之，这种想法就越积越多，甚至有了想把整本书推翻重来的想法。
这个机会终于来了，当人民邮电出版社的编辑们与我商量再版事宜时，我非常激动地说，这一天终于到来了！本书在《时间的故事》基础上做了全面的升级，新增或修订了北京时间的发展现状、北斗卫星导航系统与时间的联系、授时技术的发展等内容，还重新绘制和选配了插图。在本书的出版过程中，时任人民邮电出版社科普分社社长俞彬高屋建瓴，对本书的内容进行了具体而又卓有远见的指导；资深高级策划编辑毕颖作为《时间的故事》的责任编辑，为本书的撰写提供了很多中肯的意见，也参与到本书的编写中，她的帮助使本书愈加完美；韩松编辑作为本书的责任编辑，也时常与我讨论书中内容的撰写方法，与他的讨论也经常解开我写作的疑惑。在这里对这三位老师表示感谢。
没有想到的是，本书用的时间甚至超过了《时间的故事》，经常纠结怎么才能把最深奥的科学道理融入最轻松的故事中去，有些内容反复地修改，来来回回就是想给读者讲好时间的故事。
但是，不得不说，个人的能力终是有限，时间庞大而又复杂，书中难免有失误和漏洞，恳请广大读者批评指正。
李孝辉
2025年9月10日
有一个谜语：“最快而又最慢，最长而又最短，最平凡而又最珍贵，最容易被人忽视而又最令人后悔，无影无形而又无处不在的东西是什么？”
我们都知道，答案是时间，但什么是时间？没有一个人能给出准确的说明，因为时间太难以把握了。正如大哲学家奥古斯丁说的：“时间是什么？没人问我，我很清楚，如果有人问我，我倒茫然不知了。”
时间与长度、质量、温度等一起，构成七个基本物理量，是许多物理过程的支撑，但与长度、质量、温度相比，时间有独特的性质。
第一，时间不能通过生理感觉理解。我们可以看到长度，也可以感觉到质量和温度。但对于时间，看不见、听不到、闻不着也尝不了，只能通过意识或者观察时间引起的变化来感觉到时间的存在。
第二，时间只有一个方向。对于长度，我们可以从西安走到北京，也可以从北京走到西安。对于质量，如果我们要称一堆物体的质量，可以从这一堆里的任何一个开始，也可以反反复复地称量。但对时间，我们只能处于现在，过去也是处于过去的现在，将来也会处于将来的现在。
第三，时间是不断变化的。我们可以买一把尺子、一杆秤，用完以后可以把它放在抽屉里，再过几天、几周甚至几年再拿出来，仍然可以用。但如果我们买了一个测量时间的钟表，放在抽屉里过几天，表就可能停了。如果再把这个表拿出来，这个表就不能用了。如果想用，必须把这个表与另外一个标准的表对一下时间，把表的时间调准，这个表才能恢复为测量时间的表。
最后，我们可以给朋友写信，问他家的房子有多大、身体有多重，他会写信告诉你，这些信息在你收到信后仍然有用。但如果你问他家的表是几点了，他写回信可能会非常头疼，因为在他写下时间的那一刻，时间改变了。
时间是客观存在的，对任何人任何物，时间是相同的，但时间对不同事物的意义却是不同的。
比如，3天，可以是一个人的梦想。美国伟大的盲人妇女海伦·凯勒，渴望拥有3天的光明，用来看看她的朋友、回访生活过的环境和寻找新的喜悦。3天，也是一个人的壮举。美国的富翁霍华德·休斯在1938年用3天多的时间乘坐飞机环绕地球一圈。3天，只不过是人一生的万分之一，秀丽隐杆线虫却要在3天经历出生、成长、衰老和死亡。
从一粒种子的破土而出可以看到时间的痕迹
时间就是生命。鲁迅先生说：“时间就是性命。无端的空耗别人的时间，其实是无异于谋财害命的。”我们要像珍惜生命一样珍惜时间。
时间就是知识。学者只有珍惜时间勤奋研究才能创造自己的价值，为人类的文明发展拓宽知识的范围，抢占科技发展的制高点，实现在学科发展上的引领。
时间就是胜利。长征时红军要飞渡金沙江，勇夺泸定桥，靠的就是夜以继日地飞速行军，把敌人甩在身后，其目的就是争取时间，夺取胜利。如果没有红军急行军抢夺出来的时间，恐怕我们现在还生活在侵略者的铁蹄下，过着水深火热的生活。可见时间是多么重要，这关系着祖国的生死存亡。
时间就是金钱。华尔街的交易员利用“时间差”进行高频交易，把时间变成金钱，无奈，美国证券交易委员会和欧洲证券和市场管理局祭出遏制高频交易的两大杀器——原子钟和法律。对于经济社会来说，抓紧时间就是提高效率，带来经济的飞速发展。改革开放以来四十多年，我们实现了从富起来到强起来的转变。只要我们充分利用现在的时间，中华民族必将屹立于世界民族之林，为世界的和平发展做出不可磨灭的贡献。
时间包含的内容是多方面的，从生命、周期到生物的节律，都是时间的内容，不同的人对时间的要求也不一样。与时间内容的多样性相同，时间的跨度也是千差万别的，要测量出这些时间，需要使用物理、化学、生物、天文等诸多学科。
时间可以对应一个具体的点，记载着过去的历史。1949年10月1日，毛泽东主席在天安门城楼庄严宣布：“中华人民共和国成立了！”
彗星的运动具有周期
时间是一个生命存活或者一个事物持续存在的全过程，这个时候，我们把时间叫作年龄、寿命。比如，宇宙的寿命约有138亿年，某个小学生的年龄只有8岁，有的基本粒子的寿命不到1阿秒，等等。
时间表征物体有规律运动的快慢，这个时候，我们又把时间叫作周期。有些钟摆的周期是1秒，地球自转周期是1天，地球的公转周期是1年，哈雷彗星的回归周期约76年，交流电的周期是0.02秒，等等。
时间也包含了生物生活的节律。像哺乳动物、鸟类和昆虫等睡眠、妊娠的时间，花朵的开放时间，这里的时间，蕴含一件事的发展过程。
时间均匀的流逝，对所有人都是公平的，孔子站在河边望着流动的河水感叹：“逝者如斯夫，不舍昼夜。”孔子把时间叫作“逝者”，昼夜不停地消长存亡。我们知道的时间，就像孔子心里的时间一样，是连续不断的，是单向有序前行的。
爱因斯坦曾通俗地解释相对论：“如果你在一个漂亮的姑娘身旁坐一个小时，你只觉得坐了片刻；反之，你如果坐在一个热火炉上，片刻就像一个小时。这就是相对论的意义。”如果牛顿有知，他绝不会同意爱因斯坦的说法，牛顿心中的时间是绝对的，与参考系无关，与空间无关。
朱自清曾对匆匆流逝的时间发出无奈的叹息：“洗手的时候，日子从水盆里过去；吃饭的时候，日子从饭碗里过去；默默时，便从凝然的双眼前过去……我掩着面叹息，但是新来的日子的影儿又开始在叹息里闪过了。”
如果霍金出现在朱自清面前，可能会减轻朱自清的哀叹。因为霍金会说黑洞里引力特别强，时间走得异常地慢。
我们仔细分析一下刚才朱自清的话，他用到了两个时间的概念：“洗手的时候”——时刻的概念，“日子从水盆里过去”——时间间隔的概念。
时刻表示事件发生或者结束的时间点；时间间隔表示事件发生所持续时间的长短。一般情况下，人们不区分这两个概念，而是将它们统称为时间。
时间包括时刻和时间间隔
时间间隔与发生的时刻是不相关的。时间间隔为零，时刻完全对准，两个事件发生的时刻就完全相同，换句话说，两个事件同步了。我们再看以前的战争片，指挥员布置完作战任务以后，经常有这句话“现在对表”，这就是时间同步，用指挥员的时间统一各部队的时间。到了现代战争，是海陆空一体化联合作战，需要多个部队、多种武器在同一时间对敌人同时发起进攻，各军兵种的时间同步就非常重要，他们甚至通过干扰敌方的时间实现制胜的目标。从而对时间资源的争夺——“时间战”也成为了一种新的战争形态。相隔几千千米的两个人通话时，可能他们对通话的时间间隔、通话的时刻并不在意，但双方通话设备的时间同步非常重要，否则，两个人的话音就会重叠在一起，无法区分。
自然界是形形色色的，每个事件都有其持续的时间，不同事件持续时间的跨度差别极大。有些寿命极长，如天体的年龄以数百亿年计，组成原子的质子寿命甚至超过1037秒，但有些寿命极短，Z粒子的寿命只有10－25秒。两者相差1062倍。
1062有多大？一粒米只有1毫米大小，1062粒米集中在一起，组成的球比太阳系都大！有成语说轻如鸿毛，鸿毛的质量0.001克，1062根鸿毛集中在一起，不但比地球重的多，甚至比1亿亿亿个太阳还要重！从这里，可以了解到最大的时间和最小的时间的差别。
1062粒米集中在一起比太阳系都大
但这么大的时间和这么小的时间是怎么测量出来的呢？科学家有科学家的办法。
测量天体的年龄，先测量天体能量的损耗速度和该天体的质量，然后根据质量和能量转换关系估算天体的寿命。这样，天文学家可以测量数百万年到数百亿年之间的时间间隔。
测量地球的年龄，曾经用过海水的盐度进行估计，现在比较可信的是放射性元素衰变法，并形成了一个专门学科——地质纪年学。放射性元素的衰变速度是恒定的，在岩石中测量放射性元素已经衰变的质量和没有衰变的质量，两者相比就可以确定岩石的年龄或者地球的年龄。用这种方法估算出地球年龄大概是46亿年。
时间的范围
测量古生物的时代，利用的是古生物的生理节律。例如，古动物生活时期所处环境影响到古动物的生理特征，这些生理特征会影响到古动物的生长节律，也就会在骨骼、贝壳等的外部形态和内部结构上铸成各种花纹和图样，这些花纹和图样是古生物生理节律的记录。当研究了古生物化石上反映的生理节律以后，对照现代同一生物的生理节律，并与现代计时方法比较，便能推断古生物时代的时间记录，这就是古生物时钟。古生物时钟证实了地球速率长期变慢的论断。研究这种时间测量方法的科学是古生物节律学。
日、月、年、世纪的测量属于天文历法的范畴。历法实质上是根据地球绕日公转周期和地球绕轴自转周期来测量时间的，这两种运动反映了地球上的四季和昼夜的交替，其规律与人类活动密切相关。但由于这两种运动没有成整数倍关系，如何照顾四季和昼夜这两种现象，便构成了编制历法的基本任务。
现代时间测量，并不是指上述的广义时间测量，而是指小于天的时间间隔测量，对于一些专业天文台和物理实验室，时间测量的概念是秒以下时间间隔的测量。目前，中国科学院国家授时中心用电子的方法已经能实现4阿秒分辨率的时间间隔测量。这是很了不起的测量，因为1秒里面有1 000 000 000 000 000 000阿秒。
无论东方还是西方，很早的时候，古人就开始思考时间。古希腊哲人赫拉克利特曾说过这样一句名言：“你不可能两次踏进同一条河流”，他对时间的理解是线性单向流动的。而中国古代的思想家尸佼则说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”。尸子认为宇是空间，宙是时间，时间和空间组成我们存在的宇宙，两者是不可分的。 在东西方文学作品中，有很多关于时间的感叹与刻画。
中国人对时间的体验，既具有发现发明的真理性，又富于生动的形象性和美感。孔子只用了两句话把时间说得形象朴实而道理深刻：“子在川上曰：逝者如斯夫，不舍昼夜。”这个“逝”字，可以理解为往、去、流、飞、速、死等六种意思。主要是说，时间具有不可逆性，无法分割、飞速向前！打个浅显比方，只有美少女变成老太婆，而老太婆绝不可变回美少女。这生动地说明了时间这种向前流动不可倒退的特征。庄子说得更妙：“人生天地之间，若白驹之过隙，忽然而已。”一下子把时间的转瞬即逝活灵活现地表达出来了。
李白说：“夫天地者，万物之逆旅也；光阴者，百代之过客也。”“容颜若飞电，时景如飘风。”“弃我去者，昨日之日不可留”……“君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回。君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”对时间的认识和思考透彻而达观，对时间的描写形象而生动，丰富、鲜活、深邃而又充满活力！面对疾驰的时间，古今中外的诗人，唯有李白活得如此潇洒、瑰丽、自信而浪漫！
西方的作品，很多也在感叹时间的流逝。约翰·昆西·亚当斯在《沙漏》中唱道：“一曲未终，白驹已过千里，童年、青春和壮年都已过去，岁月在额头上犁下了深沟；过去的时间已经过去，未来的时间还会来临。干了这一杯吧！可现在的时间，又在哪里呢？”威尔士诗人乔治·赫伯特有一句形容时间慢而韧的言简意赅的比喻，他说“时间是一把无声的锉刀”。他们在感叹时间带来的破坏性变化，这就有些悲观了。
普希金曾经为一位小女孩的纪念册题诗写道：“心，永远憧憬着未来；现在，却常是阴沉；一切都是瞬息！一切都会过去！而那过去了的，就会变成亲切的怀念。”也是在感叹时间的消逝。
在文学作品中，无论认为时间是怎样的构成，有一点是相同的，人们都会感叹时间的稍纵即逝，就像“逝者如斯夫”。因此，几乎所有的文艺作品都认为时间是如此重要，当时当下，我们再不能够重复来过。这种感悟，在全世界各地的人群中，大体上表现都应当是一样的。
文学作品中的很多人对时间的流逝发出感叹，其中最大的原因就是，在时间长河中，我们的生命仅仅只有一次。而几乎所有的人，到了中老年后，又会不约而同地感到人生太短促，可贵的光阴真的是一去不返，最终的死亡结局，终将是人人都不可回避的事实。因而，对时间发出悲叹性的评述的文学作品，似乎能让相当多的成年人有更多的真实感和认同感。
《西游记》中，齐天大圣孙悟空在上山拜师学本领的时候，曾有过三次请求师父教些长生不老的仙术，藏在深山中身怀绝技的师父都未能作出正面回答，而最后是教了他七十二般变化。这样一位在天地间神化出来的、能上天入地的、一个筋头可翻出十万八千里的、自称齐天大圣石猴，不仅自己不可能会长生不老，而且拜在高师足下也学不到长生不老，还是被拉到地府走了一遭。由此可见，时间是何等珍贵，所有的人和事物，寿命都是有限的。
在这里就已经看到，文学作品是摆脱不了要直面悲剧人生的无奈，或者可以直接说，文学作品摆脱不了是要注释人生对时间的无奈。在此，还可以换一个角度去看，不少悲剧性题材的文学作品，已经是在让人们从中去体味真实时间存在的事实，即面对唯一的、循序渐进的、无法逆转的时间。任何伟大或卑微的人，在时间面前都是同样的、平等的，不可回避地要受时间支配走向死亡的。
文学作品中表现出来的这种对真实时间的感受，都来源于时间流逝性，为了克服这点，有很多文学作品都在创造时间机器，以实现时间旅行。
《飞向人马座》描写了一种原理简单的时间机器。坐在宇宙飞船中，以光速离开地球，看到地面的所有物体都是静止的。如果离开地球的速度大于光速，就可以看到时间倒流，钟表是向后转的，汽车是向后退的。这种时间机器虽然简单，但是不会实现，因为相对论说过，不会有超光速现象。
《时间机器》描写了一种类似于气球的时间机器，作品中使用了虫洞的概念，宇宙中的虫洞相当于高山中的隧道，如果虫洞的一端在黑洞等质量极大的天体上，这一端的时间是缓慢甚至是停滞的，经过十年后，虫洞的两端时间差就是十年，从虫洞中可以回到十年以前。
人们在很多电影里，尽情发挥自己对时间的想象。我们能不能回到过去？能不能超越现在，进入未来？时空隧道成为科幻题材中人们自由穿越时间和空间的一个方式。
在电影《大话西游》中，至尊宝所做的也正是想使时光倒转，只不过在这里，时间机器变成了月光宝盒，时空变化也变成了极具东方特色的转世和轮回。电影《回到未来》带领大家做了一次时空旅行，喜欢音乐和滑板的高中生马丁，驾驶时间机器从1985年回到了1955年，而正是这个让时光倒转了30年的偶然事件，悄然改变了很多人的命运。人们在这部电影中实现了一个长久的梦想，那就是，一切都重新来过。电影最后的一幕则是，在荒芜的海滩上，航天员发现了掩埋在沙子中的自由女神像，原来这个星球就是地球！离开地球18个月的航天员遨游太空后，却回到了公元3978年的地球，这正好应了中国的那句古话：天上一日，地上一年。看来有些时候，我们对时间的测量也与空间有一定的关系。
遗憾的是，月光宝盒找不到，至尊宝回不到过去，救不了他的紫霞仙子，我们能做的只能是：活在现在，好好利用现在。
时间旅行不能解决这样一个悖论：如果一个人回到过去杀死了自己的祖母，那这个人还存在吗？到目前为止，时间机器只是文艺作品中的联想，还没有实现。
不过，只要做一个简单的实验，你就可以看到过去，并且这个实验非常简单可行，一个人就可以完成。
找一个晴朗的白天，带一个滤光片（可以用一个墨镜代替），走到空旷的野外，抬头看看太阳，特别注意不能直视，否则会灼伤眼睛。看到太阳了吗？恭喜你，你看到了8分钟以前的事情，因为太阳光从发出到地球要花费8分钟的时间。到了晚上，看看星星，你有可能看到几十亿年前的东西，因为有的星星的光到达地球要花费上亿年甚至几十亿年的时间。仔细观察一下，如果你视力足够的好，说不定还能看到几十亿年前的事情呢。
看到几十亿年前
生物也有时间观念，从人们熟悉的公鸡报晓就可以看出来，其实，留心看看大自然里的生物活动，你会发现，自然界是一座美丽的时钟。
仔细观察一下各种花儿开放和凋谢的时间，就会发现它们各有一张时间表：做啤酒的啤酒花在黎明三点左右开放，到八九点钟就凋谢了；牵牛花大约在清晨四点打开喇叭，到中午时便收拢了；五点钟野蔷薇放开笑脸；六点钟蒲公英向你点头；七点钟芍药开始争妍……到了太阳当顶的中午，美丽的午时花才显示它的美貌；下午六点钟，丝瓜花悄悄地打开了；日落西山以后，夜来香不声不响地开始吐香；而在皎洁的月夜里，月光花才开始打开花瓣，好像美女揭开了面纱。
不同地区有不同的花钟，同一季节里，不同时间开花的花草，可以组成不同的“花钟”。计时花园的历史已很悠久，并有过辉煌的时代。古代，中国人最早设计了计时花园，就是把能完整指示一天时间的花草种植在一个庭院里。瑞典的植物学家林奈爵士，也根据各种花的开放时间制成了花钟。欧洲罗马帝国和查理大帝时代的计时花园，是把大理石日晷、黄铜日晷或水钟安置在园内，种植的花卉本身却不能显示时间。
植物知道时间，小动物也是这样。中国古代十二时辰的制定，就是根据十二种动物的活动时间确定的。
子时，半夜十一点到凌晨一点，是老鼠活动最为旺盛的时间，吱吱的叫声让人把这个时辰称作鼠时。到了两点和三点，牛就开始反刍，将白天吃到胃里还没有来得及消化的草料吐出来重新咀嚼，增加白天工作的能量，因此，这个时辰也被称为牛时。寅时又被称为虎时，是因为老虎大概在三点到五点下山进行捕食，不少猛虎伤人的事件就是发生在这个时候。
五点到七点是卯时，兔子最喜欢这时带着露水的青草，到点就出窝觅食。这个时候，人也就要上班了，古代的考勤又被称为“点卯”，可以理解为卯时清点人数。
虽然人们没有见过龙，但七点到九点经常雾气蒙蒙的，大家都认为辰时是龙行布雨的时间，这个时候就是当仁不让的龙时，古人也在这时候吃早饭。九点到十一点，天已经大亮，太阳把大地晒得比较热了，蛇就在巳时出场了，躲在草丛里捕食猎物。
十一点到下午一点的午时是阳气最旺的时候，但至阳则转阴，属阴的马该活跃了，马时也随之而来。到了未时，也就是下午一点到三点，不知道为什么，羊喜欢在未时咩咩地叫，这个时辰就分给了羊，称为羊时。申时是猴的主场，它们也希望在下午三点到五点奔跑嬉闹。
到了酉时，晚上已经来临，刨了一天食的鸡也结束了一天的生活，开始回到窝里睡觉了，五点到七点就成了鸡时。戌时是晚上七点到九点，忠实的狗开始上班了，一般在这个时候，狗就趴在门口，当起门卫的角色，为主人看门护院，分配一个狗时也是应该的。
最后，晚上九点到十一点，亥时到了，万籁俱寂，喜欢睡觉的猪则老老实实地趴在窝里睡觉，这个时候是猪养膘的重要时间，世间万物好像都进入了梦乡，好好休息，以备明天有充沛的精力进行工作和生活。
这样，根据十二种动物的活动习性，人们将十二地支与十二种动物对应起来，给十二地支赋予了新的含义。
十二时辰和十二种动物相关
生物的活动，是长期与大自然相互配合的结果，只有适应大自然的变化，才能顺利地生活下去。不同的适应方式，造成了不同动物的不同习性，也就有了看动物知时间的现状。
东方欲晓，公鸡就一跃而起，引吭高歌。接着，鸭群苏醒了，争先恐后地发出“嘎嘎”声。没多久，早起的麻雀也吱吱喳喳地喧闹开了。白头翁是喜欢睡懒觉的，要等金色的阳光普照大地以后，它们才慢腾腾地放开歌喉。日落西山，鸟入林，鸡上架，万籁俱寂的时间，躲在地洞里的老鼠却蠢蠢欲动了。猫头鹰似乎知道老鼠的底细，白天睡觉，夜间到田野中巡逻捕鼠，不用小闹钟，到时它自然就醒了。
究竟动物们的时间观念来自何处？原来，在动物的体内有一种类似时钟的结构，这就是生物钟，正是它使动物的活动显示出了极强的规律性。科学家用蟑螂做了一个实验。每当傍晚时分，它们都显得特别活跃。科学家把蟑螂关在一个黑暗的笼子里，发现它们的活动周期是23小时53分，和地球的自转周期非常相近！那么蟑螂的生物钟在哪里呢？科学家在蟑螂的食道下方，终于找到了这个生物钟，它是一种神经组织，这一组织能在体内有节律地产生控制蟑螂活动的激素。
如果把一种绿蟹的眼柄摘除，它们的体色随昼夜变化的规律就会消失，这说明绿蟹控制这一规律的生物钟就在眼柄内。
近年来发现，鸟儿的生物钟就在它脑子的松果体细胞里。一到黑夜，鸡的松果体细胞便分泌一种叫黑色紧张素的激素，使鸡知道该去睡觉了；如果把一只麻雀的松果体摘除，这只麻雀每天的活动周期就消失了，这时若将别的麻雀的松果体移植进去，活动周期便恢复了。
现在已经知道，生物钟五花八门，多种多样：有和昼夜相适应的日钟，有和潮汐相适应的潮汐钟，还有和地球公转、季节变化相适应的年钟。正是这些生物钟，使动物能在大自然中正常地生活、觅食和活动。
生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”，实际上是生物体生命活动的内在节律性，它是由生物体内的时间结构所决定。
人也有生物钟，通过研究生物钟，目前已产生了时间生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见，研究生物钟，在医学上有着重要的意义，并对生物学的基础理论研究起着促进作用。
人体随时间节律有时、日、周、月、年等不同的周期性节律。例如人体的体温在24小时内并不完全一样，早上4时最低，18时最高，相差1℃多。人体的正常的生理节律发生改变，往往是疾病的先兆或危险信号，修正节律可以防治某些疾病。
许多学者的研究指出，按照人的心理、智力和体力活动的生物节律，来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病，防止意外事故的发生（所谓智力生物节律，就是人一天中有时记忆力好，有时则差，有一定的规律，如有的人早上5~9时记忆力好，而另一些人则是晚上记忆力好等等）。反之假如突然不按体内的生物钟的节律安排作息，人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不舒适。
从古至今，亚里士多德、奥古斯丁、伽利略、牛顿、霍金等伟人都对时间进行了分析，研究了时间的特性，但都没有完全说明什么是时间。
奥古斯丁从在寺院做小僧侣的时候，就负责定时敲钟，一定程度上说，他掌握着寺院的时间。后来，奥古斯丁对时间进行了分析，他不赞同亚里士多德等人认为的“时间是日月星辰的运行”的观点，也反对其他人认为的“一切物体的运行都是时间”的观点。他认为，运动不是时间，运动的持续也不是时间。如果是前者，因运动速度不同，时间就有了快慢，但时间是均匀流逝的；如果是后者，运动停止了，而时间并不会停止。
奥古斯丁的贡献在于，他把运动和时间分开，提出了时间均匀流逝的观点。他认为，时间是一种自然的流逝。测量出来的时间，已经不是时间，不是绝无长度的时间，也不是没有终止的时间。所以不能测量过去、现在、将来，或正在过去的时间。奥古斯丁想证明的是测量时间，不是测量过去的事物、现在的事物和将来的事物，而是测量时间经过现在时，在心灵中所留下的印象。
因为奥古斯丁所处的年代较早，他对时间的认识还是比较初级的阶段。
到了牛顿，他将前人的观点进行整理深化，提出了绝对时间的观点。“绝对的、真实的、数学的时间，就其本质而论，是自行均匀地流逝的，与任何外界的事物无关。”
时间是客观世界自然存在的运动过程，运动的速度不会任意改变，也就是惯性，这就是时间。如果时间整体是同步加快或变慢，在其内部无法发现变化，所以，只能认为一切都是不变的，这就是牛顿时期科学的基础。这个时候，人们认为，时间和空间，是一个独立于自然界的概念，可以永久存在。
但是，爱因斯坦却推翻了牛顿的观点，提出了四维时空的概念。他认为牛顿的绝对时空观念是错误的，不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参考系不同而不同的。
根据爱因斯坦的相对论，我们生活中所处的三维空间加上时间构成了所谓的四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢，所以不会明显地感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比地找到时间的变化。如果你在时速接近光速的飞船里航行，你的生命会比在地球上的人长很多。这里有一种势场存在，物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参考系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一。
在我们的眼中，空间是三维的。可以把空间理解成许多平行平面的堆积：要想在空间中从一点运动到另一点，我们可以先沿着一个方向前后走，再向两边走，最后上下走。换句话说，需要第三个向量才能到达空间中的所有点。同样，四维空间则是一个需要四个不同方向才能到达其中所有点的空间。这种空间可以认为是许多平行的三维空间的堆积。
要理解上面的概念，想象一下把一张张纸叠起来的过程。如果人不把它们一个个堆叠起来，这些纸张不会延伸进三维空间。以同样的方式，要想进入四维空间，就必须向一个新的方向运动，这个方向必须是在三维空间以外的。要达到四维时空中的每一个点，一个人不仅需要向前后、左右、上下移动，还要沿着第四维时间的方向运动。
上面提到的是爱因斯坦用几个星期提出的狭义相对论，里面有些无法解决的悖论，后来，爱因斯坦又用了十年，提出了广义相对论，基本完善了四维时空的理论。
爱因斯坦给出了四维时空，但他没有解释时间的起点与终点。
霍金更进一步，把时间分成了三类，或者是总结了三种时间箭头。第一个，是热力学时间箭头，即在这个时间方向上无序度或熵增加；第二个，是心理学时间箭头，这就是我们感觉时间流逝的方向，在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来；第三个，是宇宙学时间箭头，在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩。
所谓的热力学时间箭头是指，宇宙中的万事万物都是由有序朝着无序发展的，比如在一杯热水中放入一块冰，冰会慢慢融化，这样无序度增加了，在物理上说是熵增加了。
物理学的基本规律是熵增加原理，就是说熵一直会增加，永不减少。用一个例子解释，我们放一杯水，不可能出现的是，由于分子运动，突然一部分变热而另一部分变成冰，因为冰的熵少。熵增加导致人会老死，物会破旧，太阳会因为热的耗散而“死”去，等等。正是因为这种情况的存在，才会给我们以心理上有时间存在的概念。
我们对时间方向的主观感觉或心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的，这就是第二种时间箭头出现的原因。
至于说第三种时间箭头，则是随着宇宙的膨胀而产生的。宇宙起源于一次爆炸，现在在膨胀，未来可能收缩，并重新归于一点，而这样的过程给人以时间感。
这三个时间箭头的方向是一致的，而不会在三者之间出现相反的方向。也就是说，我们不会把宇宙的膨胀看成是宇宙将要诞生，也不会把一只杯子从桌子上掉下去摔碎看成是杯子在桌子上之前发生的事情。而这也同时意味着，我们不可能回到过去，哪怕是在未来宇宙收缩的阶段。
总的来说，霍金认为宇宙起源于一个奇点。当时，奇点一般被视作黑洞的中心，其内密度无限大、引力无限大、时空曲率无限大，在宇宙诞生之时，全部物质聚成一点，这也是奇点，宇宙是从奇点开始的，时间也是从奇点开始的。
霍金认为宇宙中存在很多像黑洞一样的奇点，从一个奇点直接能到另一个奇点，那么，也有可能回到宇宙开始的那一个奇点，这就给人以实现时间旅行的一种猜想，但这只是霍金给出的猜想。
从物理学角度来看，要进行时间旅行，就要克服星际间距离遥远的障碍，而克服遥远距离的最好办法是扭曲空间。例如北京和华盛顿相隔很远，在较短的时间内到达不了。如果大地像一张纸，能够折叠，只要将大地的两端折叠起来，让华盛顿和北京叠在一起，两地的距离不就拉近了吗？那么，时空可以扭曲吗？根据相对论，只要有超大密度的区域，就能办得到。如果时空扭曲了，航天员就可以像蚂蚁从折叠纸的一面爬到另一面那样，很容易地跨越遥远的时空距离。而扭曲时空需要的超大密度的区域，只能是黑洞。黑洞能将时空扭曲成漏斗状，并在“漏斗”底部，把两个完全不同的时空结构连接了起来，这就是现在所说的虫洞，《时间机器》这本小说就借用了这个想法。
但是，霍金也说了，虽然在黑洞之间穿越从理论上说是可能的，但有可能从现在的黑洞穿越到大爆炸前的那个黑洞吗？这是不可能的，因为这种穿越需要的能量是人类无法承担的。也就是说，时间仍然是单向不可逆的。
