變“尺度”時空觀：看幾個現象

2008-8-26博客

[按]《變“尺度”時空觀》是《廣義物種起源》中的一節，現在把分散在書中其他章節中的例子（1.2.6.）和未寫進書中的一些例子摘錄在下面。

1.生物進化：在太空中看地球，離開地球愈遠，愈看不到人類改造自然留下的痕跡，當然更看不到「國界」了，連接亞非兩洲的遼闊的沙漠帶卻一目了然，而北京正處在這一沙漠帶的邊緣。沙漠似乎還在延伸，沙塵暴使人覺得是這種延伸的訊號。在太空中看地球，遠遠望去，只能看到一個藍色的星球，間隔著某些褐色的「板塊」和漂浮的白雲。地球表面三分之二以上是海洋，藍色就是海洋的色彩。

如果我們把地球誕生到今天的時間看作一年，地球在1月1日0時誕生，3月初才出現生命，在7月25日，地球大氣圈中氧氣含量大約是現在的百分之一。8、9、10三個月，真核單細胞藻類、藍細菌大量出現，產生了“氧化大氣圈”。11月7日前后，地球上出現水母、蠕蟲、原始的介殼類動物。11月中旬，是“寒武紀生命大爆發”時代。12月1日前后，海洋中魚類大量產生。12月14日至26日，在兩周時間內，地球是恐龍的世界。12月26日下午8時11分，發生恐龍滅絕事件。直到十二月三十一日，除夕之夜，我們人類才出現。有文字記載的歷史不到一分鐘。

2.大滅絕：（如果我們把地球誕生到今天的時間看作一年，地球在1月1日0時誕生）自11月15日前，多細胞生物在地球上誕生以來，至今已發生了五次物種大滅絕，每一次大滅絕都為新的生物物種在地球上大量繁衍開辟道路。

11月15日後的第一次大滅絕發生在11月27日，消滅了80—85％物種，為海洋清除了大量“過濾性進食動物”（不能運動），為魚類和大型水生爬行動物創造了條件。

第二次大滅絕發生在12月3日。

第三次大滅絕發生在12月12日。

第四次大滅絕發生在12月15日。

第五次大滅絕發生在12月26日，發生恐龍滅絕事件，為哺乳動物的繁盛開辟道路。

在過去2億年中，平均每100年有90種脊椎動物滅絕，由于人類的產生，使鳥類、哺乳動物滅絕的速度提高了100—1000倍。現在也許處在第六次大滅絕過程中。

3.南斯拉夫解體和科索沃戰爭，其中一個起因：爆發點——巴爾干半島位于多個宗教、多個民族、多種文明的“斷層線”上。公元4世紀末羅馬帝國分裂後，巴爾干半島長期處于東羅馬帝國（又稱“拜占庭帝國”）的統治下。公元6世紀后期，由于中亞一游牧民族相東歐大遷移，引起了東歐的斯拉夫民族“板塊”向“拜占庭板塊”的猛烈撞擊，斯拉夫人大舉涌入巴爾干地區，除了處于邊緣的現在的阿爾巴尼亞和希臘外，巴爾干半島基本上斯拉夫化了，拜占庭帝國退到了君士坦丁堡及其周圍的狹小區域中，然而，拜占庭板塊和斯拉夫板塊仍未停止撞擊。公元八世紀末，西歐的法蘭克人又向巴爾干移動，使巴爾干地區的民族關系更為復雜。斯拉夫民族由于不同地區接受不同的宗教影響信仰了不同宗教和教派。奧斯曼帝國興起後，伊斯蘭教又向巴爾干地區傳播和擴張。科索沃曾居住大量塞爾維亞人1389年6月28日大敗于土耳其，科索沃地區后來就逐漸伊斯蘭化了。所以，南斯拉夫解體和科索沃戰爭是民族板塊和文明板塊“斷層線”周圍出現板塊移動和撞擊的結果。當然，現實原因更為重要和直接。

4.汶川大地震：地殼的“巖石圈”分為多個“板塊”，這些“板塊”都漂浮在“軟流圈”上。从地球史看，5·12汶川大地震是青藏高原隆起过程中的一次微弱变化。在恐龙时代，青藏高原是一片汪洋大海，印澳板块与南极洲还没有分离，但印度与澳大利亚之间有一片海洋——原始的印度洋。在长达数千万年的时间中，漂浮在软流圈上的欧亚大陆不断 向南增生，印澳板块向欧亚大陆漂移。近二百多万年來，由于印度洋不断扩张，已拼合的印度板块继续向欧亚大陆“俯冲”，造成青藏高原地壳的隆升。这一隆升过 程至今还在进行中。青藏高原呈“纺锤形”，夹在四个“地台”之间。這四个“地台”是：塔里木地台、中朝地台、扬子地台、印度地台。四川盆地位于扬子地台。大致在青藏高原与扬子地台交界处，有一地壳断裂——龙门山断裂。

5·12大地震的成因，仍然是印度板块向欧亚大陆板块的“俯冲”。当印度板块向欧亚大陆板块“俯冲”时，遇到了四川盆地下面非常坚硬的刚性地块的阻挡。随着应力的结聚和集中，5·12一天，就在“龙门山断裂”的北川——映秀地区突然释放出来了。

5.中國歷史：五千年中國歷史，有兩大循環——“王朝循環”和“分裂統一循環”。1911年的辛亥革命，推翻了清王朝，由于中國專制主義根深蒂固，經過短暫的議會政治，二十世紀的中國出現了二個“變相王朝”-----國民黨王朝和共產黨王朝。北洋軍閥時代和1949年後的兩岸分治，是“分裂統一循環”的表現。

王朝大致有三個特點：第一，由一家、一黨掌握國家權力，最高權力在一家、一黨內部更迭；第二，權力高度集中，沒有分權制衡，最高權力的更迭由一人或數人的小圈子決定；第三，權力決定財富分配，財富大部分集中在王室和掌握各級權力的官員手中。王朝更迭實質上就是權力和財富的再分配。清王朝滅亡了，八旗子弟就開始淪落，革命黨人就開始聚斂財富，出現了“蔣宋孔陳四大家族”；國民黨在大陸的王朝滅亡了，“地富反壞”受到專政，毛澤東為了“共產”，實行“平均主義”，毛澤東一死，鄧小平實行“一部分人先富起來”的政策，結果，如同中國五千年來的情況一樣，財富主要集中到有權有勢的人手中。毛澤東的“平均主義”引發了強大的“兩極分化的反作用”，現在中國的財富集中情況遠遠的超過了中國歷史上的各個時期。

隨著“廢除最高權力的終身制”愈來愈深入人心，中國正在走出“王朝循環”。中國各地經濟聯系的增強和臺海兩岸的經濟融合、人口在全國范圍的大規模流動，將最終走出“分裂統一循環”。

6.地球和人類的前途：太陽在100億—120億年後，將耗盡其全部燃料，成為“紅巨星”，太陽將擴大到木星軌道，地球軌道將全處于太陽大氣層中。如果我們把地球誕生到今天的時間看作一年，那么，在幾個月後，地球上冰帽將完全融化，海平面將大大上升，云層愈來愈厚，并完全擋住陽光，最終海洋沸騰，大氣逃逸到太空。在這之前很久，地球就已不適合人居住。不過，人類早已經到外星殖民。外星殖民，會使今天作為“單一物種”的人類分化為多個不同物種。（嚴家祺）

附：變“尺度”時空觀

空间有不同尺度，时间也有不同尺度。我们现在最多能活100多年，40亿秒相当于126年。可以說，我们能直接感知的时间在1秒到40亿秒之间。地球形成已有46亿年，相当于14.5亿亿秒。我们今天还很难形成一千年、一万年、地质纪时间变化的直接感觉。我们能看到天空中的闪电、能直接感觉到树木的生长，但不能感觉到长江、尼罗河、亚马逊河三角洲的形成。从数学上看，天空中的闪电、树木的生长、三角洲的形成都是同一类现象，它们是在不同“时间尺度”下的、具有“分支点”的系统。松树、垂柳、白杨、山毛榉的基本形状由它们的遗传基因决定，但每一棵树的树枝如何伸展，每一树枝上何处发芽，是由种种偶然因素造成的。闪电、三角洲的形状也是由种种偶然因素造成的。如果把时间尺度放慢一万億倍，一个闪电就会象一棵树那样缓慢生长。如果把时间尺度放慢一万億倍的一万倍（或更长），那么，一个闪电过程就会象一条大河形成一个三角洲那样地缓慢。

（图12·1·1）闪电、树木和三角洲：具有“分支点”的系统

闪电的形成、树木和三角洲的生长都是演化过程。在不同的空间尺度和不同的时间尺度內，存在着各种各样的演化过程，有进化、有退化、也有循环变化。如果变换时空尺度，我们观察到的演化过程就会不同，这就是“变尺度时空观”。我们以平常的时间尺度观察周围世界，可以看到一个国家的经济发展和政治变化，看到技术的进步，但不易看到一條大河的三角洲的形成和演化，看不到印度板块向欧亚板块的“俯冲式”移动，看不到喜马拉雅山和青藏高原如何崛起。全球性的气温变化，要以千年为“时间尺度”才能比较明显察觉出来。最近一万年以来，每隔一、二千年，地球上的气候有冷热的小幅度波动。4000年前至2000年前，气候转冷，接着升高。从公元第二千纪中期到十九世纪末，由于出现小规模冰川推进，全球气候变冷，比现在气温约低摄氏2度。二十世纪，全球气候变化的趋势日益明显。燃烧煤、石油、天然气，使大气中二氧化碳急剧增加，这是二十世纪全球暖化的原因之一。 以千年作为时间尺度，还能观察到全球气候的小变化。地球表面气候的中等幅度和大幅度波动，一般要以数万年、数亿年作为时间尺度才能察觉出来。“地质纪”就是考察地质变动的一种时间尺度。每一个“世纪”都是一百年，每一个“千纪”都是一千年。“地质纪”长短不一。距今5亿7000万年的“寒武纪”长7000万年。距今1亿9000万年的“侏罗纪”长5400万年。离现在最近的一个“地质纪”成为“第四纪”。“第四纪”开始于250万年前，现在仍属地质学上的“第四纪”。在地质学上，地球表面覆盖着大量冰川的时期，称为“冰期”；两次“冰期”的间隔，气温上升，成为“间冰期”。在“第四纪”中，出现过多次“冰期”、“间冰期”的循环。每隔8至10万年，全球气候会有一次中等幅度的变化，这时，海平面发生明显升降，海陆分布发生变化。北欧一次“间冰期”时，由于海面上升，波罗的海从芬南湾向东南扩展了200公里。气候变化还会引起动植物的迁移，生物带分布的变化，甚至生物的大规模绝灭。恐龙就是在6500万年前由于气候巨变而消失的。空间中的每一个层次都在发生演化，只有在一定的时间尺度下，才能观察到一定空间层次的演化。达尔文在150年前提出“自然选择”的进化论，之所以争论不断，其中一个原因是我们没有象“望远镜”、“显微镜”这样的“时间—空间压缩镜”，而只能用平常习惯的“时间尺度”去想像地球史上数十亿年的变化。空间可以放大、缩小。时间和空间一样，也可以放慢、“放”快。当我们有了适当的“时间工具”后，我们就可以象运用“望远镜”、“显微镜”那样，很容易看到空间中更多层次的演化，包括进化、退化和循环变化，看到分子进化、生物进化、人类的社会进化和思想观念进化。（《廣義物種起源》§12·2）

大尺度時間觀（2001-1）

“大尺度”时间观

（小标题有所改动，文章内容未改）

严家祺

我们刚刚跨过的一年，既不属于二十世纪九十年代，也不属于二十一世纪。当我们踏入二零零一年一月一日时，一个新纪元──既是“新世纪”又是“新千纪”才真正开始。 资本以光速流动 在新世纪开始的第一年，如果没有什么“突变”，中国将踏入WTO门槛，跨过公司将在中国长驱直入，外国银行、证倦公司、保险公司，将在中国设立越来越多的分支机构。不出几年，中国社会上的私人存款将会有百分之七十以上流入外资银行，私人外币存款就更不用说了，百分之九十将转向外资银行。以光速流动的资本终于突破中国的国界，把中国卷入全球性金融风云变幻之中。资本只有一个本性，总是向着报酬率高的地方流动，当资本如潮水地流向中国时，中国将呈现一片繁荣景象。当中国腐败日愈加深、银行呆帐日益扩展，经济泡沫日益显露时，外资就会如同潮水般地撤离。 十年政治一大变 上述变化对中国来说，非同小可，以“十年”为尺度总可以看到：一个国家的政治，十年总会有一大变。政治像气候一样，太热了就会下雨，会转冷，太冷了也会变热。专制国家中的政变、动乱和民主国家中的政党竞争、大选都是政治气候变化的方式和标志。当我们的眼光从十年移向百年时，我们总能看到一个国家、一个地区经济社会状况的“百年巨变”，这种变化是任何人，即使是独裁者、暴君都无法阻挡的。如果我们以“千年”为尺度观察时，我们可以明显看到的是，科学技术的进步、宗教和社会思潮的改变，也像“自然力”一样，造成地球上文明的变化。 佛教、基督教、伊斯兰教和儒家的兴起、传播、扩展和演变，都需要“千年”时间才能看出大轮廓。以“千年” 作为时间尺度，可以看到工业城市化、人口在全球范围内的迁移在地球表面造成的变化。 “世纪”、“千纪”与“地质纪” 以时间作为尺度，全球性的气温变化。最近一万年以来，每隔一、二千年，地球上的气候有冷热的小幅度波动。四千年前至二千年前，气候转冷，接着升高。从公元第二千纪中期到十九世纪末，由于出现小规模冰川推进，全球气候变冷，比现在气温约低摄氏二度。二十世纪，全球气候变化的趋势日益明显。燃烧煤、石油、天然气，使大气中二氧化碳急剧增加，这是二十世纪全球暖化的原因之一。 以千年作为时间尺度，还能观察到全球气候的小变化。地球表面气候的中等幅度和大幅度波动，一般要以数万年、数亿年作为时间尺度才能察觉出来。“地质纪”就是考察地质变动的一种时间尺度。每一个“世纪”都是一百年，每一个“千纪”都是一千年。“地质纪”长短不一。距今五亿七千万年的“寒武纪”长七千万年。距今一亿九千万年的“侏罗纪”长五千四百万年。离现在最近的一个“地质纪”成为“第四纪”。“第四纪”开始于二百五十万年前，现在仍属地质学上的“第四纪”（见图一）。 在地质学上，地球表面覆盖着大量冰川的时期，称为“冰期”；两次“冰期”的间隔，气温上升，成为“间冰期”。在“第四纪”中，出现过多次“冰期”、“间冰期”的循环。每隔八至十万年，全球气候会有一次中等幅度的变化，这时，海平面发生明显升降，海陆分布发生变化。北欧一次“间冰期”时，由于海面上升，波罗的海从芬南湾向东南扩展了二百公里。气候变化还会引起动植物的迁移，生物带分布的变化，甚至生物的大规模绝灭。恐龙就是在六千五百万年前由于气候巨变而消失的。 从“无序”到“有序” 在干燥、荒凉、布满坑□的月球表面观察地球，可以看到这是一层蔚蓝色薄膜包围着的一个生气勃勃的球体。在月球表面，我们即使用高倍望远镜，看不到，也弄不清怎么会有两个五十多岁的人在争夺美国的一个什么“总统”的职位，我们怎么努力也无法察觉，地球上一个称作“阿根廷”的地方，有大量资金不断流出。透过那层蔚蓝色的薄膜，在白云缭绕的深处，可以看到时隐时现的非洲大陆、欧亚大陆板块。 地球平均半径为六千三百七十一公里。地球的大气层高达一百公里，但越往上越稀薄，大气主要集中在十六公里以内的近地面空中。在月球上看到的包围地球的蔚蓝色薄膜，就是大气层，也可称为“大气圈”。世界上有各种各样的“膜”，动植物细胞有“细胞膜”，“大气圈”是“世界上最大的膜”。“大气圈”与“细胞膜”的功能一样，太阳辐射能透过“膜”进入地球表面（即膜的内部），使地球表面从“无序”走向“有序”，产生出生命，并使生物能活下去。 物理学的一个分支学科──热力学中有一个概念，称为“熵”（entropy），是用来描写物质系统的“有序”和“无序”（混乱）程度的。这个系统可以是一个搅拌器、一台洗衣机、一个化学反应容器、一个细胞、一个生物体、一个国际体系、一个星球或一个星系。这些系统，可以分为三大类。一类是“开放系统”，指系统与外界既有能量交换，又有物质交换。第二类是“封闭系统”，指系统与外界有能量交换，但没有物资交换。第三类是“孤立系统”，指系统与外界没有能量、物质交换，这是物理学上的分类法。如果考虑到外界与系统之间还有“信息”、“资金”交换，考虑到资本的“全球流动”，就更全面了。 在热力学中，一个系统的“无序程度”愈高，熵愈大。熵的减少，表明这个系统从“无序”走向“有序”，从“混乱”中产生“结构”、“组织”，或者“结构”、“组织”复杂化。“熵”的概念与热力学第二定律有关。热力学第一定律是能量守恒定律，就是说，在任何物理过程之中，“能”可以从一种形式转化为另一种形式，但“能量”总是守恒的。热力学第二定律说，所有能量转化过程都是不可逆的。 当热能转化为机械能时，总有一部分热能耗散掉了，反过来，机械能转化为热能时，就不能达到原来热能数量，因为一部分热能会耗散掉。用“熵”的概念来表达热力学第二定律，就是，在任何一个“孤立系统”中，在经过“不可逆变化”后，系统的“熵”一定增大。如果过程是“可逆的”，那么，系统的“熵”就不变。 一个有刚性绝缘壁的罐子，可以看作“孤立系统”。如果这个罐子两端温度不同，一端较热，一端较冷，过一段时间后，两端的温度就会愈来愈接近。这是一个”不可逆过程“，也是“熵”增加过程。任何活的生物体都是“开放系统”。一个实行“闭关锁国”政策的国家，由于太阳辐射还可进入这个系统内，农业依靠太阳能得到发展，石油、煤矿还可以提供工业能源。按上述系统分类，这样的国家还不是“孤立系统”，但接近“封闭系统”了。一座被敌军围困的城市，长期断水、断粮、断电、断煤气供应，也就接近“孤立系统”，饥饿、混乱、死亡就是这座城市的“熵”增大的过程。 世界上最大的“膜” 由“大气”这一“世界上最大的膜”保卫的地球，不是“孤立系统”。正是由于太阳辐射能源源不断地透过大气层输入地球表面，使地球表面“熵”不断减少，出现“有序化”现象。从无机物到有机物，从单细胞生物到多细胞生物，从原始村落到现代化大城市，这些演变过程，都是“自组织”程度不断提高的过程，是“无序”向“有序”变化的过程。 太阳辐射能（光能）是地球上百分之九十九点九九生物所需能量的源泉。在地底深处和海床无氧环境下，极少生物能够依靠“地热能”生存。照射到地球表面的“光能”，大部分作为“热能”被反射、散逸，用于水分蒸发，只有百分之一左右的“光能”会转化为植物有机体中的“化学能”。食草动物把植物中百分之十至十五的能量转化为自身组织，而人通过吃肉的食物又把其中百分之一的能量转化到人的身体组织中。 大气圈、生物圈、人类圈 在“大气圈”这一“膜”的保护下的地球表面，在太阳能的不断输入下，形成了一个“生物圈”。“生物圈” 是地球上所有生物（包括人类在内）及其赖以生存的环境的总称。“生物圈”外面，还有一个界限不明的“副生物圈”。在“副生物圈”，一些处于休眠状态下的生物，如细菌和真菌的孢子存在在那里。在“生物圈”中，按地理环境和生物种类，可以划分为不同的生态系统，如森林、荒漠、冻原、草地等生态系统。 人类是在“地质纪”第四纪的最后期出现的。由于人有智能，人凭借自己的智能营造“人工自然”，建立城镇、修筑道路、开凿运河、改造植被。从月球往地球看，“生物圈”是贴伏在“大气圈”与地球表面的“水圈”、“岩石圈”三个圈层交界处的一个很薄的圈层，而“人类圈”则是漂浮着“生物圈”上更薄的一个圈层（见图二）。 在第二千纪工业革命前，人类利用的能量主要是照到地面的太阳能。 人类种植作物、饲养牲畜、利用风力、水力，人类依靠自己的体力建造房屋、生产制品、从事政治、进行战争，无非是迫入地球表面的太阳能辐射能在“生物圈”和“人类圈”中不断转换的结果。历史上的民族大迁移、帝国的扩张、宗教冲突、西方国家的殖民运动和今天的所谓“全球化”，都是在太阳能推动下“生物圈”与“人类圈”之间不同形式的互动。 煤炭、石油、天然气是亿万年前动植物遗体埋在地层经高压而形成的。工业革命以来，人类大量开采煤炭、石油、天然气，这使地球史上过去数亿年中吸收的太阳能在短时间内重新释放出来。煤炭、石油、天然气的利用和工业革命给人类带来了巨大财富，同时改变了进入“大气圈”中的能量平衡，其后果是臭氧层的破坏。现在，南极洲上空的臭氧层破洞面积已达二千八百三十万平方公里，比整个南极洲还大，比三个美国还要大。当一个细胞的“膜”受到损伤时，细胞的生命就要受到危害。第二千纪以来的“能源技术革命”使“生物圈”的“膜”──“大气圈”中的“臭氧层”遭到局部破坏，如不加制止，将危及“生物圈”和“人类圈”在第三千纪的生存和发展。 “ET革命”和“IT革命” 第二千纪煤炭、石油、天然气和核能的利用，可以称作“ET革命”（即能源技术革命），第三千纪计算机、卫星和网路技术的大发展，则是“IT革命”（即信息或情报技术革命）。在今天，人们大谈“全球化”，是与第二千纪末开始的“IT革命”反不开的。 今天，我们看到商品、资本、信息能在全球范围内迅速流动，而称这种现象为“全球化”。事实上，从地球史、从“地质纪”这样的“时间尺度”来看，“全球化”在地球形成“大气圈”、“水圈”时就发生了。商品、资本的流动怎能与空气、水在全球范围内的流动相比？地球表面的水，以汽态、液态、固态形式存在。这些水处于不停的循环之中，其中“水汽输送”是“水循环”中最活跃的环节之一，全球的大气水份交换周期为十天左右。水循环使“水圈”中的所有水都联系在一起，时水作为一种资源得到不断更新，同时也影响到各地的气候。大气流动比水循环更为迅速。由于照射到地面的太阳辐射受季节、地球自转和地表各种因素的影响，使各地气温、湿度、气压不同。空气总是由高压流向低压，力图使各地的气压、气温、湿度趋向一致，于是形成了大范围以至全球性的“大气环流”。 全球化的初级阶段 从“千纪”这样的“时间尺度”来看，我们今天所说的“全球化”──商品、资本、信息的全球流动，只是“全球化”的“初级阶段”。商品、资本不同于大气，大气由高压处向低压处流动，而商品和资本总是向着报酬率高的地方流动。在第三千纪的今天，当资本可以自由跨越国界在全球流动时，地球上最宝贵的“财富”──人，其中的大多数却不能在全球范围内自由流动。也许在今天，“国界”象“膜”一样起着某种“保护”作用。在“全球化”的“初级阶段”，我们看到的是，资本在全球的流动，强化了一部分国家的“膜”，阻止另一部分国家向这些国家人口迁移。 地球上“水循环”现象也许对未来研究“人口迁移”有启发。水可以跨越“国界”流动，但由于水的“储存形式”不一，各种水的循环周期各不相同。“大气水”的循环周期为十天，“河川水”的循环周期为十六天，“土壤水”为一年，“湖泊水”为十七年，“极地冰川水”的循环周期为九千七百年。人不同于水，人有自由意识，但当“全球化”的“中级阶段”实现了人口的全球自由迁移后，还会有相当多的人依恋乡土，民族聚居现象还不会消失。跨国公司的主管就象“大气水”一样不停流动，而最保守的民族就是“极地冰川”中的水。（原载2001·1《争鸣》，题目和小标题作了改动）

《首腦論》《霸權論》《廣義物種起源》作者

變“尺度”時空觀

（2008-8-24）

空间有不同尺度，如“分子尺度”、“細胞尺度”、“人類尺度”、“地球尺度”、“太陽系尺度”、“銀河系尺度”等等。

时间也有不同尺度。我们现在最多能活100多年，100多年相当于31.5億秒。可以說，我们能直接感知的时间在1秒到30多亿秒之间。菲爾普斯在北京奧運以0.01秒之差贏得“男子百米蝶泳”金牌，我們無法依靠感覺直接感知0.01秒。地球形成已有46亿年，相当于一個人壽命的5000萬倍。秒、小時、日、月、年、十年、100年、1000年、10000年、地質紀就是時間尺度。

我们今天还很难形成一千年、一万年、地质纪时间变化的直接感觉，靠我們的感官也很難直接感知各種全球性的現象，如“洋流”、“金融風暴”、“太陽磁爆對地球的影響”。我们能看到天空中的闪电、能直接感觉到树木的生长，但不能感觉到长江、尼罗河、亚马逊河三角洲的形成。从数学上看，天空中的闪电、树木的生长、三角洲的形成都是同一类现象，它们是在不同“时间尺度”下的、具有“分支点”的系统。松树、垂柳、白杨、山毛榉的基本形状由它们的遗传基因决定，但每一棵树的树枝如何伸展，每一树枝上何处发芽，是由种种偶然因素造成的。闪电、三角洲的形状也是由种种偶然因素造成的。如果把时间尺度放慢一万億倍，一个闪电就会象一棵树那样缓慢生长。如果把时间尺度放慢一万億倍的一万倍（或更长），那么，一个闪电过程就会象一条大河形成一个三角洲那样地缓慢。

闪电、树木和三角洲：具有“分支点”的系统

闪电的形成、树木和三角洲的生长都是演化过程。

在不同的空间尺度和不同的时间尺度內，存在着各种各样的演化过程，有进化、有退化、也有循环变化。如果变换时空尺度，我们观察到的演化过程就会不同，这就是“变尺度时空观”。我们以平常的时间尺度观察周围世界，可以看到一个国家的经济发展和政治变化，看到技术的进步，但不易看到一條大河的三角洲的形成和演化，看不到印度板块向欧亚板块的“俯冲式”移动，看不到喜马拉雅山和青藏高原如何崛起。全球性的气温变化，要以千年为“时间尺度”才能比较明显察觉出来。最近一万年以来，每隔一、二千年，地球上的气候有冷热的小幅度波动。4000年前至2000年前，气候转冷，接着升高。从公元第二千纪中期到十九世纪末，由于出现小规模冰川推进，全球气候变冷，比现在气温约低摄氏2度。二十世纪，全球气候变化的趋势日益明显。燃烧煤、石油、天然气，使大气中二氧化碳急剧增加，这是二十世纪全球暖化的原因之一。 以千年作为时间尺度，还能观察到全球气候的小变化。地球表面气候的中等幅度和大幅度波动，一般要以数万年、数亿年作为时间尺度才能察觉出来。

“地质纪”就是考察地质变动的一种时间尺度。每一个“世纪”都是一百年，每一个“千纪”都是一千年。“地质纪”长短不一。距今5亿7000万年的“寒武纪”长7000万年。距今1亿9000万年的“侏罗纪”长5400万年。离现在最近的一个“地质纪”成为“第四纪”。“第四纪”开始于250万年前，现在仍属地质学上的“第四纪”。在地质学上，地球表面覆盖着大量冰川的时期，称为“冰期”；两次“冰期”的间隔，气温上升，成为“间冰期”。在“第四纪”中，出现过多次“冰期”、“间冰期”的循环。每隔8至10万年，全球气候会有一次中等幅度的变化，这时，海平面发生明显升降，海陆分布发生变化。北欧一次“间冰期”时，由于海面上升，波罗的海从芬南湾向东南扩展了200公里。气候变化还会引起动植物的迁移，生物带分布的变化，甚至生物的大规模绝灭。恐龙就是在6500万年前由于气候巨变而消失的。

空间中的每一个层次都在发生演化，只有在一定的时间尺度下，才能观察到一定空间层次的演化。达尔文在150年前提出“自然选择”的进化论，之所以争论不断，其中一个原因是我们没有象“望远镜”、“显微镜”这样的“时间—空间压缩镜”，而只能用平常习惯的“时间尺度”去想像地球史上数十亿年的变化。空间可以放大、缩小。时间和空间一样，也可以放慢、“放”快。当我们有了适当的“时间工具”后，我们就可以象运用“望远镜”、“显微镜”那样，很容易看到空间中更多层次的演化，包括进化、退化和循环变化，看到分子进化、生物进化、人类的社会进化和思想观念进化。

(摘自嚴家祺：《廣義物種起源》§12·1,《廣義物種起源》一書將在2009年出版)