导读:本文摘自独立学者灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》。旨在帮助大家了解物理宇宙科普知识。我对你们的爱,就是要告诉你们:时间是存在的!
关于时间的度量和方向的说明
现在还有很多人,认为时间不存在,这个错误的认识开始于什么时候,我们无从追究了。因为时间一旦开始,过去就已经成为过去,这是它不能追究的原因。这句话的物理表述,要复杂的多,但我会尽力让大家明白,为什么时间是存在的?而且是必须存在的。
读过我物理科普书籍《变化》第三十五章的朋友,肯定知道,我已经就时间问题,表达过观点。写了题为《时间的本质说明》一文。
很多朋友回复我,写的还不够具体,明白,所以又补增这一章内容,来阐述我对时间的思考。希望可以解答你们的疑惑。
时间是客观存在的,这是一个事实。我写过题为“时间,空间,物质的一体性说明!”的文章。其实就是承认了时间客观存在。在“时间,空间,物质的一体性说明!”的文章结尾我写道:“在这里我们要把时间拿出来说了,而说到时间,就要把运动拿出来说了。但运动是物质的运动,时间和运动分不开,就意味着时间和物质分不开。离开时间谈物质,物质是没有变化的!”
所以认同时间存在的人,会说:“时间是事物连续变化的说明。”
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时间,空间和物质是一体的,它们共同构成时空。时空是能量的时空,是运动的时空。从开始,时间就不能从运动变化中脱离出来,也就是时间不能从时空中单独脱离出来说明。
任何脱离时空,脱离运动的时间描述都是片面的。了解时间的本质,就要了解时空。这一方面理论,我们要感谢爱氏的相对论。
不存在的东西就证明它不存在,存在的东西就证明它存在,这是我们人类的责任。就像引力波,等了那么久,我们终于证实它是存在的。你不理解的东西,不一定不存在! 时间就是这样的东西,虽然它很抽象,但还可以想象。
那么我们从正面如何证实时间是存在的,且时间是时空不可分的东西。
这里引用一个已知的事实,关于GPS时间与地球上时间的不同。
“这就是爱氏的想对时空理论,他不仅仅将物质和空间看做一体,把时间也纳入到这一体系中。GPS卫星以每小时14000千米的速度绕地球飞行。根据狭义相对论,当物体运动时,时间会变慢,运动速度越快,时间就越慢。因此在地球上看GPS卫星,它们携带的时钟要走得比较慢,用狭义相对论的公式可以计算出,每天慢大约7微秒。
GPS卫星位于距离地面大约2万千米的太空中。根据广义相对论,物质质量的存在会造成时空的弯曲,质量越大,距离越近,就弯曲得越厉害,时间则会越慢。受地球质量的影响,在地球表面的时空要比GPS卫星所在的时空更加弯曲,这样,从地球上看,GPS卫星上的时钟就要走得比较快,用广义相对论的公式可以计算出,每天快大约45微秒。
在同时考虑了狭义相对论和广义相对论后,GPS卫星时钟每天还要快上大约38微秒。”
如果我们赞同爱氏相对论是正确的,就要赞同运动对于时间的影响。由爱氏理论我们可以知道:时间流逝的速度取决于物体在宇宙中的位置以及运动速度。
对于时间的一般定义是这样的:物质存在的一种客观形式,由过去现在将来构成的连绵不断的系统;是物质的运动变化的持续性和连续性的表现。
这样的的定义并没有错,但对于专业研究物理和天文的人来说,还不够究竟,不够本质。
所以我把时间的定义修正为:时间是物质在引力场中的位置以及运动速度的应变度量过程;它是物质存在的客观形式。
进一步的阐述说明是,时间的这种“应变度量过程”就是物质的运动变化的持续性和连续性的表现。在这里要说明“应变”这个词,指的是主体时间受“引力场位置”和“运动速度”影响而做出的应变量。
这种应变是不以人的意志为转移的,它是客观的。
网上还有很多标题为“相对论证明时间不存在”的文章。拿出爱因斯坦的话:“现在、过去和将来之间的差别只是一种错觉。时间倒流或回到过去,其实是建立在一个不存在的逻辑基础上的。”
相对论本身就是时空理论,怎么可能没有时间在里面,所以这是无稽之谈的文章。至于如何理解爱氏所说的话:“现在、过去和将来之间的差别只是一种错觉。”
这是从意识层面来说的,爱氏的本意应该是要强调时间是没有方向的!所以现在,过去,未来才是人的创造,是为了描述生活而创造的。 也就是说时间一直向前的这个方向,其实是不存在。这个方向是人为赋予的。
从这点来说,时间是个标量的认定是对的。只有大小,没有方向。
可是为什么感觉时间是向前的?为什么时间是不会停止的?
时间不会停止的原因是时空,时空存在,时间就存在!别忘了时间是组成时空的一个维度! 更别忘了能量守恒定律!这些都指明了时间是一个永恒的存在!
现在来说时间为什么总是向前的?“前”才是个经验性的字!哪里是前,哪里是后。都要有参考。你看着的方向是前,你后脑勺的方向是后,这是我们的经验。
上面的关于时间的定义,已经说明了,时间是一种的“应变度量过程。” 一个事件从开始到结束,成为过去时。这时我们说现在是新的开始。时间是前进的! 这其实是经验性的。
一个人赛跑,刚跑完100米,他刚才跑完的100米,成为过去。可是他现在还在跑第二个项目,他的运动过程没有停止。直到他又开始第三项赛跑时候,我们说他前两个项目成为过去时。你会发现一件事情的开始和结束都是人为的。 但这种“人为”的时间观念是正确的,却不是真理的!真理上的时间的箭头是没有的。我们不能将一个个事件“应变度量过程”人为的区别它必须的方向!是没有未来这个方向的,但未来是存在的!
我不知道我这样来说,大家能否理解。再举一个例子,有一个电影叫《返老还童》,拍的非常不错。关于的时间的探索和疑问在电影中其实发挥到淋漓尽致了。
我们是从小到老,可电影中的主人公是从老到小。 那么我们说希望慢慢长大,就是期待未来。可是电影中的主人公期待慢慢变小,也是期待未来。所以从小到老是时间是一直向前?还是从老到小,时间是一直向前?
所以说一块石头不会有时间的前后感知,人会有! 把人的思想从人的脑海中拿出去确实很困难,但只有这样,你才能客观认识时间是什么。
关于对时间的本质认识,我也非常赞同人们要“珍惜现在”,也鼓励珍惜当下的时间进程,因为你就在其中。
再来读一遍我对于时间的定义:时间是能量物质在引力场中的位置以及运动速度的应变度量过程;它是物质存在的客观形式。
两个关键词:位置,运动速度。
时空是弯曲的,时空也是引力的本源。能量的分布,物质的分布不均,使得引力场强弱有差异。时间在不同的引力场中是不同的。地球和月球上时间不同,地球和太阳上时间不同。甚至地球上不同位置时间也不同。
我住在一楼,你住在33楼,我们的时间不同。这不是荒谬,是事实。只是这种区别太过于微小,我们根本无法察觉。上面关于GPS的校准案例,其实就是答案!
所以你脑海中要有这样的一副图画,那就是时间是弯曲的!这种弯曲是由于时空弯曲,引力场不均导致的。形象的举例来说,时间的弯曲图画,就像一副丘陵高山的等高线图。如下图
所以这更加印证了时间是没有方向的。物体处于等高线不同的位置,时间流逝是不同的。
从这张图我们也可以得出其实时间与时间是没有明显的间隔点,没有明显的间隙!更没有明显的界限!
在这里还可以回答一个被多次提问的问题:时间有起点吗?
我的答案是没有起点。所以大爆炸理论是时间的起点一说不可靠。能量,时空只要存在,时间就存在。
再来分析第二个关键词:运动速度。
显然相对论效应,物体的运动越快,时间越慢,已经被证实。而且我说过光速就是一种束缚态。任何物体要达到光速所要克服这种束缚是不可能的。因为它要对抗整个时空!
这就是运动速度的极限为什么是光速,当物体达到近光速极限,时间越来越慢,也将达到时间这一维度的极限。而且大家别忘了,物体接近光速的时候它的质量也是增加的。这时候它周围的时间等高线图肯定是有变化的,所以时间是不同的!
而且运动的物体质量的增大,这种增大的质量是时空的赋予!还有一个相对论效应是尺缩效应,该效应指出高速运动的物体尺度变短。这种“尺缩”也是一种时空赋予。
也就是说质量增加,尺缩,都是时空使然。质量增大,尺缩都是观测效应,但它的本质是时空弯曲。就好像一根100米的长条,高速运动,它变短了,不是真的变短了。而且空间弯曲,使得测量的物体也“弯曲”,这时候观察到的长条自然短了。所以说尺缩是时空的赋予,质量增大也是时空的赋予。
读到这里大家应该明白了,为什么说要了解时间的本质,需要先了解时空。
很多科学家也不会把时间和惯性联系起来,但我会这么思考。引力的本源是时空,惯性的本源是引力。引力场又会对时间产生影响。同样引力场也会对惯性产生影响。也就说上面图中的时间等高线,也可以用来形容“惯性等高线。”
在我的书中,关于惯性的定义是这样的:在引力场中,物体保持原来运动的状态的性质叫惯性。
大家仔细和上面时间的定义一起来看看。你会发现其中的玄妙之处。
你也会发现修改现在的惯性定律是多么重要。惯性是保持原来运动状态的性质。而时间是度量运动的物体在引力场中的应变行为或过程。
这样的文字描述,无疑将时间,惯性,引力,引力场统一起来,他们之间的相互是和谐的,不是分斥的。
如果大家还够细心的话,会发现基础物理的量:质量,时间,惯性,引力场等都是标量,只有大小,没有方向!这是时空使然,这是有深意的。
如果你以为关于时间的推理到此结束,那么你又错了。我们还有更多关于时间的认识需要深入。
通过上面所有的论述,我们应该知道了时间是普遍存在的,但不是普遍一致的。这个观点很重要。
这个观点说明,我们要测得精准的“时间”是很困难的。时间没有界限的,也没有间隙的。而且测量者本身也会影响到“时间”的准确性。虽然这种影响很小。
所以说现在所规定的一秒是铯-133的原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间,不代表时间的准确性,反而说明了时间的相对性。
不过作为人类来说,不必困惑。因为就地球来说,太阳系来说,它的引力场是有一个强弱范围,不是忽高忽低。否则重力加速度就不会是大致相同了。所以我们所处的时间系统起码在引力场位置中来说,基本还是均匀的。
如果你认为写道这里,该结尾了,那就错了。关于时间论述,上面这些文字远远不够。
摘自独立学者灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》
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