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时间
 

时间是物理学中的七个基本物理量之一,符号为t。在国际单位制(SI)中,时间的基本单位是秒,符号s。

现代宇宙学理论认为,宇宙大爆炸“之前”没有时间可言。“永远向前”指时间的增量总是正数。

时间表达物体的生灭排列。 时间就是物质的运动和能量的传递。

基本信息

中文名 时间 应用学科 物理学
外文名 time 适用领域 哲学物理

天文、历史

类别 绝对时间和相对时间v 符号 t
基本单位 秒S 常用单位 毫秒ms、分min

小时h、日d

提出者 列夫·尼古拉耶维奇

概念简介

 

时间是一个较为抽象的概念,是物质的运动、变化的持续性、顺序性的表现。时间概念包含时刻和时段两个概念。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。

爱因斯坦在相对论中提出:不能把时间、空间、物质三者分开解释。时间与空间一起组成四维时空,构成宇宙的基本结构。时间与空间在测量上都不是绝对的,观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点,所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构,并且在大质量(例如:黑洞)附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测,并且其成果已经应用于全球定位系统。另外,狭义相对论中有“时间膨胀”效应:在观察者看来,一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的(静止的)时钟之时间流逝慢。[1]

时间是地球(其他天体理论上也可以)上的所有其他物体(物质)三维运动(位移)对人的感官影响形成的一种量。就今天的物理理论来说时间是连续的、不间断的,也没有量子特性。一些至今还没有被证实的,试图将相对论与量子力学结合起来的理论,如量子重力理论、弦理论、M理论等,预言时间是间断的,有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。

根据斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式,显示宇宙的时间是有一个起始点,由大爆炸开始的,奇点没有“之前”一说,讨论在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空并存,只要物质存在,时间便有意义。

爱因斯坦认为:“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。(注明:在基本的物理学定理中没有时间概念,时间不参与计算,这并不表明其不存在,物种衰老、昼夜更替都证明其真实存在,切莫误解其意;相对论中,粒子的很多运动,裂变、聚变,互相之间都是这种关系,互为倒放的关系。)

定义

 

基本概念

从广义上讲:当一个点相对于某坐标系运动时,其运动所形成的直线或线段或曲线就是相对于该坐标系静止的点的时间之一。每个点对应多个时间。相对于某一个时间,静止的点开始运动速度越快时间越慢,当速度与该时间中运动的点一样时时间停止,速度超越该点时相当于正回到过去。

相对时间

即实时间,用实数表示的时间。指不在额外维运动的点所形成的时间。

绝对时间

即虚时间,用虚数表示的时间。指在额外维运动的点所形成的时间。

与空间关系

空间使事物具有了变化性,即因为空间的存在,所以事物才可以发生变化。空间是没有能量的事物,即当事物能产生变化时,变化产生的能量已经和阻碍的能量相互抵消。点在空间中变化对点的描述称为被描述点相当于该点的时间【该点运动到某一位置时,被描述点都会有唯一的对应位置,称为此时被描述点的位置】。被描述点可以随时间变化位置不变,可知时间与被描述点的位置有函数关系。

与平行宇宙

从广义上讲:平行宇宙就是宇宙在高一维度的空间中多出来的方向上有差值的平行时空。相邻的宇宙在多出来的维度【坐标】上有着不为零的最小差距。多出来的维度便是相对于宇宙的虚时间,可以通过穿越平行宇宙穿越虚时间。

 

时间度量

时间形式

直线时间:在直线上运动的点所形成的时间。

线段时间:在线段上运动的点所形成的时间,即时间段。

时间点:在某一位置上的点所形成的时间。

零时间:始终不动的点所形成的时间。

相对不存在时间:不是相对于能在最高维度上运动的点的虚时间。

绝对不存在时间:相对于能在最高维度上运动的点的虚时间。

其它形式时间:在曲线、抛物线、折线等上运动的点所形成的时间。

与维度关系

 

1、与四维空间

从广义上讲:在四维空间三维空间中的虚时间会成为一条空间坐标轴,从此坐标轴上移动可以穿越虚时间。四维空间是所有平行宇宙即所有时间的三维空间的集合。 2、与五维空间

同一时间内同一事物存在不同的变化状态,即不同可能性,五维空间是所有可能的集合。[2]

与引力关系

 

所有发的物体我们都可以看成是一个时钟。原子会按一定频率发光,我们测量光的频率就能测定时间。如果引力能使时间变慢,那么,引力场内的原子所发出的光就会向低频端红移。爱因斯坦预言的这种时间变慢效应被称为引力红移。但是,因为原子不能发射频率足够精确的光,所以不能用来测量非常微弱的时间变慢效应。在穆斯堡尔效应中,放射性同位素能发射频率非常准确的γ射线,这个精度足以用来测量地球表面的引力红移。在哈佛大学杰弗逊物理实验室中,庞恩得雷布卡通过实验发现,频率的减低同爱因斯坦所预言的完全一致。1965年,庞恩得的再次实验得出完全相同的结论。引力能使时间变慢的效应终于得到完全证实。

我们看到的东西实际是物体的光进入了我们的眼睛,当初认为的,光速就是时间,后来明白,光是静止的,根本没速度,我们感觉到的光速,其实是时间的速度。如果引力太大(黑洞),光被吸了,传播变慢,你看到东西就慢,就像一辆车速度10m/s走了1s运动了10m,但是由于光传播慢,你看到的车实际上运动不止1s,你就感觉时间变慢了。[3]

时区划分

 

为统一时间,国际上采用每隔经度15°,划分一个时区的方法,全球共分为24个时区,其中以0°经线为中央经线的时区为中时区(也称零时区),由此向东到180°依次为东一区至东十二区,向西到180°为西一区至西十二区,东十二区和西十二区各跨经度7.5°,均为半时区。

地球自西向东自转,从零时区向东,每增加一个时区,时间增加1小时,向西每增加一个时区,时间减少1小时。西十二区比东十二区在时间上少24小时。

A. 全球共有24个时区,东西各12个时区,东西十二区合为一个时区。

B. 除东、西十二区各跨经度7.5°外,其余每个时区都跨经度15°。

C. 每个时区的中央经线度数=时区数×15°。[4]

时间系统

 

世界时UT

格林尼治时间:亦称“世界时”。格林尼治所在地的标准时间。格林尼治是英国伦敦南郊原格林尼治天文台的所在地,它又是世界上地理经度的起始点。对于世界上发生的重大事件,都以格林尼治的地方时间记录下来。一旦知道了格林尼治时间,人们就很容易推算出相当的本地时间。例如,某事件发生在格林尼治时间上午8 时,中国英国东面,北京时间比格林尼治时间早8小时,我们就立刻知道这次事情发生在相当于北京时间16时,也就是北京时间下午4时,即从东+8个时区,加8个小时。

协调世界时

世界时是采用天体测量的方式测定时间,而因为各种因素,相对于原子时会有微小的误差。为了协调世界时和原子时,科学家们在处理协调世界时。协调世界时秒以下的数字采用原子时的数据。当世界时和原子时差别达到一秒的时候,会进行跳秒或者负跳秒。具体程序如下:

当世界时慢了,就让UTC增加一秒。23时59分59秒--23时59分60秒--0时0分0秒

当世界时快了,就让UTC减少一秒。23时59分58秒--0时0分0秒

跳秒或负跳秒只在12月31日或6月30日进行。跳秒由国际时间局作出决定,提前通知各授时单位,全世界统一执行。由于时差的关系,对于不同的国家可能不一定在晚上进行跳秒和负跳秒。

时间单位

 

其指时辰,古时一天分12个时辰,采用地支作为时辰名称,并有古代的习惯称法。时辰的起点是午夜。顾炎武《日知录》:“自汉以下。历法渐密,于是以一日分为十二时,盖不知始于何人,而至今遵而不废……然其(指杜元凯注)曰夜半者即今之所谓子时也,鸡鸣者丑也,平旦者寅也,日出者卯也,食时者辰也,隅中者巳也,日中者午也,日昳者未也,哺时者申也,日入者酉也,黄昏者戌也,人定者亥也。一日分为十二,始见于此。” 北宋时开始将每个时辰分为“初”、“正”两部分,分十二时辰为二十四,称“小时”。

大约西周之前,古人就把一昼夜均分为100刻,在漏壶箭杆上刻100格。折合成现代计时单位,则1刻等于14分24秒。“百刻制”是中国最古老、使用时间最长的计时制。

到了汉代,在使用“百刻制”的同时,又采用以圭表测量太阳射影长短来判断时间的“太阳方位计时”法。圭表由两部分组成:一是直立于平地上的测日影的标杆或石柱,叫做表;一为正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。

明末清初,西方机械钟表传入中国,在采用十二时辰的同时,也兼用一天二十四小时的计时法。由于百刻制不能与十二个时辰整除,不好计算,又先后改为96刻、108刻和120刻。到了清代才正式规定一昼夜为96刻,每个时辰八刻,又区分为上四刻和下四刻。

 

汉代皇宫中值班人员分五个班次,按时更换,叫“五更”,由此便把一夜分为五更,每更为一个时辰。戌时为一更,亥时为二更,子时为三更,丑时为四更,寅时为五更,其对应如下:

一更天:戌时 19:00-21:00

二更天:亥时 21:00-23:00

三更天:子时 23:00-01:00

四更天:丑时 01:00-03:00

五更天:寅时 03:00-05:00

“鼓角”、“钟鼓”都是古时用来打更的器具。

古代使用铜壶滴漏计时,以下漏击点为名。一更分为五点,所以,一点的长度合24分钟。如《西游记第九回:“却说那太宗梦醒后,念念在心。早已至五鼓三点,太宗设朝,聚集两班文武官员。”“三更两点”就是指深夜11:48;“五鼓三点”就是指凌晨04:12。

各种时间观

 

B时间理论

所谓A理论,是我们大多数人在时间方面的思考和经验,过去、现在和未来都是线性的,是时间本质的基础。而B理论家认为这些时间实际上并没有流动,他们甚至说,时间的流逝是一种幻觉,而且在任何时候,过去、现在和未来都是同样真实的。

从人类的角度来说,我们记得过去,展望未来,但永远不会用相反的方式。然而,B理论家认为这只是我们知识的结果,仅仅只是因为我们只了解过去,而不是对未来的了解。这并不表示未来不比过去更真实。它们觉得时间并没有进展,这一切都是立刻存在的。[5]

第四维度理论

根据爱因斯坦相对论而提出的“块状宇宙理论”,时间和空间是连为一体的,简称时空。这一观点认为,时空是属于四维结构的,在时空里发生的任何事物都有其专属坐标。人如果想看到宇宙时空的所有一切,就要到其外部去观察。这一理论是不是说明了,时空中不存在过去、现在、甚至未来,所有的一切都存在于同一时间空间里呢?[6]

对此,麻省理工的知名物理学家也曾表示过,对于现实世界是三维空间的认知,是人们的一种习惯,人们总是觉得随着时间的推移,事物就会发生。但人们却忽视了在四维空间里,不管是过去、现在、未来都是属于同一时空,而人们对因时间变化,事物所发生改变的认知,就只是人的错觉而已。

量子引力理论

量子物理学的领域是令人兴奋的 引力理论试图将量子力学与相对论理论结合起来。这绝不是一个完整的想法,但主要原则涉及时间不是物质世界的基本组成部分。就像天气对于你工作的影响,它也不是汽车功能或过程不可或缺的一部分,但仍能影响汽车性能。

量子引力表面时间根本不存在任何有意义的方式,无论这是真理,还是仅仅是一种允许量子物理学和相对论理论并存的方法,直到更好的解释出现,没有人能够完全肯定。

疯狂时间理论

最疯狂的时间理论是,有一天,它将完全不复存在。这至少是一些物理学家相信的。据观察宇宙膨胀的天体物理学家推测可以继续这样永远看到它不断加速,然而,这个被称为永恒膨胀的过程在尝试计算时会引发发生某些事件的可能性问题。[7]

外部連結

參考來源