時間在物理學上是怎麼被定義的,有什麼歷史和故事麼?

時間 2021-06-01 13:20:46

1樓:林光爵

時間應定義為99臺原子鐘的光波振動次數的平均值。注意是平均值。有99台鐘同時觀測一顆石頭從A點跑到B點,其中一台鐘振動了N1次,另一台鐘振動了N2次,各鐘的數字差異小於百億分之一,就可以把振動次數的平均值當成定義,當觀測到某一現象經歷的振動次數的平均值是多少次,就說是經過了多少時間。

這些鐘的數值彼此偏差小。很多人在口語上卻說這些鐘 '很精確',相對於什麼精確呢? 說不出來。

有人說躍遷發光的振動每一振都 '精確相同',這句話是經不起思辯的,要以什麼步驟查核這一次振動和下一次振動呢? 應該要用第二個鐘。這第二鐘準不准,又要第三個鐘,一直找,找不完。

事實上我們不需要依賴每次振動都相同這個假定,我們不需要這一振和上一振相同,這是奶嘴,可以丟棄,我們只要說某一現象始末,這鐘振了N1次,那鍾振了N2次,而N1,N2 差異很少,那就夠了。

過幾天,忽然有幾台鐘偏離平均值很遠,原來這幾台鐘被送到環地球軌道上了。各鐘振動次數差異大就非良好的測量群了,怎麼辦? 有人發明了運動鐘的資料修正式,通過明確的代數式又把各鐘的資料修成很靠近,那麼我們稱:

99個 (實體鐘+明確的修正代數式) 構成了一群良好的時間測量工具。

有人說我們都是用周而復始的迴圈現象定義時間,例如日出日落,斗轉星移,手錶轉動,晶體往來振動,所以時間是周而復始的。非也,非如此。測量工具不一定要周而復始,例如用一柱香也可以測量時間,香燒完,不復始。

其實任何迴圈型的測量工具必攜帶乙個不迴圈的計數器,只是我們常忘了它的存在。例如你在荒島上看日出日落一次,你必須在石板上刻一痕,痕數隻增加不減少,這痕數才可以記錄你經過了幾天。任何鐘都由迴圈儀和不迴圈計數器兩者構成,所以完善的說法是:

99個 (迴圈振動儀+不迴圈計數器+明確的修正代數式) 構成了一群良好的時間測量工具。

我們通過測量工具認識時間,忽然工具變質了,我們就不認識時間了。例如有乙個魔術師對乙個妹子表演念力。只見妹子伸出腕上的表給魔術師看,魔術師握緊雙拳靠近手錶,做出努力表情,手錶秒針停住了,妹子大吃一驚,喃喃自語時間停止了。

時間停了嗎?

表在測時間,脈博也在測時間,圖侵刪

是嗎? 不是嗎? 迷惑之中要想起,時間是以多套測量儀一起測量做為定義的。

當妹子的手錶停止時, 妹子手腕裡的脈搏不是還在跳嗎? 旁人的手錶不是還在轉嗎? 太陽不是還在西移嗎?

這些測量儀都還在動,怎能說時間停止呢?

所以我們領悟了,變化留下的痕跡就是時間。沒有變化就沒有時間,有變化但看不出痕跡也沒有時間。有變化有痕跡但沒有人看到也是沒有時間。

當你關上盒子,關上衣櫥,離開老家,那老家的衣櫥的小盒的時間又停了。

只要你不去看測量儀,就沒有時間。只要你住在花果山有源源不絕的食物,你就可以不看測量儀,時間就不會動。一直到有一天,你嘴角長出一根白鬍子,你應該忽略它,但你不小心看到了,你就不小心測量了,時間又出現了,瞬間幾十年就過去了。

沒招了,沒有人能打敗時間。是嗎?不是嗎?

只要吃下藥物讓鬍子變黑,你又打敗時間。

時間來自觀測,只要你堅持不觀測,就沒有時間。只要你關在密閉艙裡,只使用艙內原子測量時間,外界訊號進不來,你就脫離外界時間。只要你用藥物改變測量儀,就可以變更時間。

但大部分人不相信時間來自觀測,寧願相信有乙個絕對的時間,不,並沒有。

2樓:董加耕

時間是什麼?這是乙個哲學問題,也是乙個科學問題。從科學的角度該如何回答這一問題呢?

科學的回答除了要邏輯清晰外,更重要的是,要能進行具體的測量操作。科學上的定律,要能測量驗證,定律中的概念,當然就要能進行具體的測量操作。

從物理學的角度,回答時間是什麼,就是回答時間是怎樣測量出來的。

這個問題也不難回答。如果你不想自己定義乙個你自己所說的時間,不想故弄玄虛,而是把大家公認的時間作為物理學上的時間,那麼,回想一下大家公認的的時間是怎麼測量的,答案就出來了。

顯然,目前,物理學上公認的時間,是銫原子的週期性振動,這就是物理學上所說的標準時鐘,我們「認為」,這個標準時鐘的走時是「勻速的」,或者更精確的說是,銫原子的振動是等週期的。如果你懷疑它可能不是等週期的,那就需要乙個比這個銫原子更精確的鐘來進行測量,但這個更精確的鐘在那裡?誰才有資格作這個更精確的鐘?

所以說,「我們認為銫原子的振動是等週期的」,嚴格來說,應該是我們的人為規定。我們人為的規定了銫原子的振動是等週期的,我們人為的規定了這個銫原子鐘就是物理學上的最標準的時鐘。

「時間扭曲」是什麼含義?是這個標準時鐘的走時不精確了?會時快時慢嗎?

我們能測量出這個世界上最標準的時鐘走時的精確程度嗎?如果這個世界上最標準的時鐘不是我們的人為規定,還能從何而來?

「時間扭曲」的另乙個含義,可能是指,這個標準時鐘從一地拿到另一地後,拿到不同的引力場中後,它的走時可能會與在原來位置時不同。但這個懷疑能證實嗎?能測量出來嗎?

還是那個問題,我們有比這個時鐘更標準的時鐘嗎?難道標準時鐘不是我們人為規定的嗎?

現實中,標準時鐘位於參照系中的乙個地方,如中國的授時中心在西安,其它地點有該地點的複製鐘。即使各地沒有複製鐘,我們不斷的給各地授時,各地也就有了乙個與那個標準鐘同步的時間流動,參照系中的各處也就有了乙個同時的概念。假設你所在的位置到授時中心的距離為L,授時訊號的傳遞速度恆定為v,你收到訊號的時刻,就比授時中心發出訊號的時刻,晚了L/V的時間。

引力場會不會改變授時訊號的傳遞速度?這個完全有可能。假設授時訊號的傳遞受到了某種原因的干擾,如果我們能測量出這個干擾,那我們對授時的時刻進行修改,就仍能用這個受干擾的訊號授時。

如果測量不出這個干擾,憑什麼說存在這個干擾?假設我們用光訊號來授時,而引力場會使光線彎曲,那我們根據光線的彎曲程度,對前面所說的L/v的值進行修改,參照系中的各處就仍能有乙個統一的,不會扭曲的時間。

引力不會扭曲參照系中的時間。但引力可以改變參照系中的物質運動,就像引力能把你扔出去的石頭拉回到地面上一樣。我們不能把引力導致的物質運動的改變,說成是引力改變了時間。

3樓:鄭莊公

物理上沒有時間的定義。

本人不才,斗膽給時間下個定義:時間就是物體的運動變化。

宇宙裡哪有什麼時間,只有物體的運動變化。地球繞太陽轉一圈,或者草木榮枯一次就是一年。

假如宇宙裡一切物體都不運動變化,都靜止了,就沒有時間了。

時間需要測量,如果測量不出來時間,時間就是沒有意義的。那麼怎麼測量時間呢?就需要週期性的運動變化。

地球繞太陽轉,草木的榮枯,鐘錶的轉動,都是週期性的運動變化。就要用這些來測量時間。

假如宇宙中沒有週期性的運動變化,所有運動變化都像無限不迴圈小數一樣,那麼就無法測量時間了,也就無法記錄時間,這樣的時間就沒有意義了。

所以我們也可以給時間下這樣的定義:時間是週期性運動變化的次數。

地球繞太陽轉一圈就是一年,轉兩圈就是兩年。

為了使測量的時間準確,我們必須找到運動變化絕對勻速,或者運動變化週期絕對固定的物體。但是這樣的物體是找不到的,因為判斷乙個物體的運動變化是否勻速,或者週期是否固定,還要用到準確的時間。這就出現矛盾了。

目前國際標準用的時間是銫原子的什麼週期,其實這個時間也是不准的,因為我們沒有乙個標準時間來判斷銫原子的什麼週期是否固定。

不過,從理論上來說,用牛頓定律好像可以找到或製造出來絕對勻速運動的物體,因為牛頓定律認為不受任何外力作用的物體的運動就是勻速運動。但是牛頓定律建立在慣性參照系(靜止和勻速直線運動的參照系)上,而尋找慣性參照系也要用到標準時間,同樣出現了矛盾。如果能找到絕對靜止的參照系就好了。

至於光速,現在認為光速是勻速的,但是這個勻速也要用到標準時間來證明,矛盾同樣存在。

4樓:庄建西

時間是物質存在的方式的重要特徵之一。整個四維時空是膨脹運動勢力支撐起來的。膨脹運動的持續性,決定了時間的持續性。

沒有膨脹運動的持續,物質進入自由運動狀態,時間就進入混亂的混沌狀態。膨脹運動勢力決定了整個宇宙,整個四維時空的時間。也決定了銀河系的時間,但是銀河系的時間在整個宇宙中有自己的特殊性。

地球的時間又是在銀河系的時間內又有自己的特點。地球上的物體如果相對地球有乙個運動,它的時間就在地球時間的基礎上又有自己的特點。

5樓:卬下說

不邀自來,強答一發。

物理學中的時間,都是測度性時間,即可度量的時間。度量的工具,是時鐘。時鐘所提供的是乙個標準的運動,所有的運動與這個標準的運動進行比較,會得出乙個叫做速度的東西,各種有速度的事物相互作用,最後形成系統的演績。

根據觀察,這種演績符合熱力學第二定律的概括,所以時間有乙個前頭,我們稱之為時間之矢。巨集觀上的時間,比如某年某月某日某時,不過是這種系統演績的標記。

關於時鐘的測度,有兩個關鍵所在。第一,是物理學層面的。首先我們必須可以提供乙個標準的運動,這個標準的運動有兩個基本的要求,第一,是勻速的,第二是可計數的。

滿足這兩個條件的事物很多,譬如天球的運動,或者晶體、原子的振盪,都是一些週期性的運動。稍加思索,我們就可以發現,週期性的運動,其存在的前提,是「加速度」。乙個無法獲得加速度的世界中,是無法測度時間的。

這也可以說明為什麼以光速運動的整體,時間是停止的。就以時鐘為例,如果時鐘以光速運動,而光速是速度的極限,我們不可能再獲得乙個加速度讓時鐘的指標以比光速更快的速度向前走。這就好比你坐在一列光速列車上,是無法再把手向前伸的,如果能伸出去,手的運動速度一定是超光速的,而這恰恰是相對論所禁止的。

第二個關鍵所在,在於,我們測度時間的過程,其實是反熱力學之矢的,即測度時間所執行的方向,與時間之矢是相反的,最簡單的證明,即任何的時鐘,都必須耗能能量,這些能量,其實就是用來反熱力學之矢,反耗散的。物理學上的時間,只是乙個測量結果,並不包含測量過程。本質上,時間是所有存在者之間關係的總和,即系統中所有參與者的演績的總和,應該包含測量者本身。

然而,所有包含觀察者的問題或者結論,已經超出物理學的範疇了,而是所謂的哲學了。當然,做為一門所謂的科學,物理學是很看不起哲學的。這不是哲學的問題,而是一眾哲學家的問題。

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