时间的物理含义?
时间的物理含义?
时间的物理含义?
时间的物理含义?
时间定义:人类在生活中总结出时间的观念,其根源来自于日常生活中事件的发生次序.当然人们在生活中得到的绝不仅仅是事件发生次序的概念,同时也有时间间隔长短的概念,这个概念来源于对两个过程的比较——比如两件事同时开始,但一件事结束了另一件事还在进行,我们就说另一件事所需的时间更长.这里我们可以看到,人们运用可以测量的过程来测量抽象的时间.
在物理学中也是类似,时间是通过物理过程来定义的,首先在一个参考系(要求是惯性系,或者是非惯性系,但过程发生的空间范围无穷小)中,取定一个物理过程,设其为时间单位,然后用这个过程和其他过程比较,以测定时间.
但测量时间(即上述比较过程)必须有同时性概念.过程开始有一个同时性问题,过程结束也有一个同时性问题——最简单的例子:我们要求运动员在发令枪开枪同时起跑,同时计时员开始计时,并在运动员抵达终点线时计时员必须同时停止计时.
这个问题具体见各类相对论书籍.同时性问题,使得古典牛顿力学、狭义狭义相对论和广义相对论有着不同的“时间”.直观概念告诉我们:任何人在事件是否同时上是可以达成一致意见的(也许某些人会欺骗别人,造成类似侦探小说或政治小说中的情形,不过这是人类“高智商”的表现,我们完全可以用测量用的仪器来代替:),所以我们之后不说人,而说观察者)在相对论中,观察者的运动状态引起同时性的变化,或者说观察者1以v1运动,认为同时的两件事,以v2运动的观察者2可能会认为不同时——这导致时间测量的相对性.
从数学上说,古典牛顿力学中时间参数只有一个,所有参考系共享此时间参数.这其实就是假设所有参考系,所有空间位置可以共享同一个同时性定义.
而狭义相对论认为不同参考系就不同时了,即不同参考系有各自的时间参数t,其间关系由洛伦兹变换决定.广义相对论认为不同地点也会不同时,广义相对论中关于时间有比较复杂的内容,参见广义相对论书籍.
当然请注意:严格说这不是简简单单的“认为”,而是基于两个假设:狭义相对论是光速不变原理.广义相对论是引力本质为时空弯曲等.而这两个假设得到了实验的广泛验证.
上面我们说完了时间间隔测量的问题.但前面也提到:时间的先后次序是人们在日常生活中对时间的第一印象.古典牛顿力学中,这一点很容易理我们有唯一的时间参数t,所以任意两事件(一个发生在t1,另一个发生在t2)也就有确定的先后次序.那么相对论中呢?相对论中同地两事件先后顺序的确定的,这可以从洛伦兹变换直接看出.但可以肯定,相对论中不同地两事件的先后次序也是随参考系(我很愿意这么说:仪器的运动状态不同,这样能够把事情的本质说出来)不同而不同的.但这里就有一个问题:会不会有可能在参考系1中事件a先于事件b发生,且事件a的发生影响了事件b的发生(最极端的情况,使得b无法发生,譬如一个孩子杀死了他年轻的祖父),而在参考系2中正好反过来?如果是这样,物理学乃至一切原理中最重要的一个基本原理——因果律将轰然倒塌.所以这个问题是非常重要的.让我们严格叙述这个问题:事件a发生,并发出信号(广义的信号,涵盖一切可以影响到b的方式,但由于a,b不同地,这个信号就需要一定时间的传播),影响b.另一个参考系中正好相反.值得庆幸的是:可以用洛伦兹变换证明,只要信号速度不超过光速(最多使用光,光速),信号就不可能先于b的发生传递到b所在位置.
另外说一句:狭义的另一个假设:任何物理系中物理定律有着相同形式,也是广义相对论所服从的.换句话说,参考系1中对一个物理过程加以测量,得到l1=v1t1.参考系2中加以测量同样也会得到l2=v2t2,尽管可能l1,v1,t1和l2,v2,t2都不相等.当然严格说这个例子不合适,因为v的定义位置矢量导数.但是对一些复杂的物理学定律,如麦克斯韦方程组,这个假设就很重要了.关于时间与空间的联系空间和时间是事物之间的一种次序.空间用以描述物体的位形;时间用以描述事件之间的先后顺序.空间和时间的物理性质主要通过它们与物体运动的各种联系而表现出来.在狭义相对论中,不同惯性系的空间和时间之间遵从洛伦兹变换.根据这种变换,同时性不再是绝对的,相对于某一参照系为同时发生的两个事件,相对于另一参照系可能并不同时发生.在狭义相对论中,长度和时间间隔也变成相对量,运动的尺相对于静止的尺变短,运动的钟相对于静止的钟变慢,光速在狭义相对论中是绝对量,相对于任何惯性参照系光速都是c.空间是具体事物的组成部分,是运动的表现形式,是人们从具体事物中分解和抽象出来的认识对象,是相对抽象事物、元本体和元实体组成的对立统一体,是存在于世界大集体之中的,不可被人感到但可被人知道的普通个体成员.空间是具体事物的组成部分,是具体事物具有的一般规定.眼睛可以看到、手可以触到的具体事物,都是处在一定空间位置中的具体事物,都具有空间的具体规定,没有空间规定的具体事物是根本不存在的.时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数,确定时间,是靠不受外界影响的物质周期变化的规律.例如月球绕地球周期,地球绕太阳周期,地球自转周期,原子震荡周期等.爱因斯坦说时间和空间是人们认知的一种错觉.大爆炸理论认为,宇宙从一个起点处开始,这也是时间的起点.经典时空观认为,时间是独立于物体及其运动而存在的.时间旅行能否实现呢?辨证唯物主义认为任意宇宙状态都是其前宇宙状态积累的结果.任意运动状态均是其前运动状态积累的结果.具有最为广泛的普遍性.这就是因果律.最吸引人的是一旦时间旅行发生,因果律必定被扰乱.时间旅行对因果会发生什么影响呢?理论有四:理论A-Fate事实(CircularCausation循环因果):你企图回到过去拯救一个人的命,却发觉那人仍是无可避免的死了,甚至更糟的是,你回到过去的此一行为正是导致他死亡的原因!这个理论是四个理论中较合理的.理论B-AlternateUniverse:回到过去,去救了一个人的命,结果,发现其实一切都没改变!“量子理论”中,每一个可能的机率都可能产生另一个含有那个机率的宇宙,于是有许多“平行宇宙”.当你回到过去救了那人的命,你只不过创造了另一个平行宇宙,在那个宇宙中那人是活下来了,可是在你的宇宙中他本来就还是死的.理论C-Success成功:回到过去,而且杀了你的曾祖父.你真的成功杀了他吗?如果你成功了,你就不可能出生,因此也不可能回去杀了他,因此他就不会死,因此你会出生...?并且,如果你真的成功了,当你回到你的时间点时你又存在或许会发现你的曾祖父变成了另外一个人时,你会认为这是你的曾祖父吗?又或者当你回到了这个时间点时你已经忘了你曾经杀死过你的“曾祖父”?这是一个矛盾的理论,也是其中最不合理的.理论D-ObserverEffect观察者效应:回到过去,并且成功改变了历史,但只有时间旅行者本身知道历史改变前后有什么不同.这个矛盾是在于,旅行者本身为什么不受影响?在这种情形下,当他回到已经改变后的现代,他可能成了一个陌生人.比如他回到过去杀了曾祖父,回到现代时,发现没有任何能证明他自身存在于这个世界上的纪录.时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参