时间的物理定义

时间的物理定义 时间的物理定义 时间是什么？千百年来让无数 科学家和哲学家头痛不已。这篇文章给大家一个全新的、 精确的解释。 时间在物理学中是个基本但又不容 易定义的概念，如果我们问一句，时间到底是什么？恐怕 这个世界任何一个物理学家都不好回答。 1 5 0 0 年前的北 非希波主教圣·奥古斯丁说过这样的话: 至于时间是什么？ 如果没有人问我，我知道, 如果我想要向询问者加以说明， 我便不知道 。这个家伙说的是要无赖的话，意思大概是时 间是什么这个问题只能意会却不能言传。 牛顿认为: 绝对的、真实的数学时间就其本质而论，是自行均匀地流 逝的，与任何外界的事物无关。 在牛顿看来，时间就像一 条川流不息、永远不变的河流。 很多哲学家、物理 学家将时间与运动相联系在一起。 比如柏拉图认为:时间是 运动着的永恒的形象。 亚里斯多德说:只有当我们已 经把握住运动时，才能领悟时间。 马克思、恩格斯 指出:时间是一种客观的存在，是运动着物质存在的一种形 式。 爱因斯坦也说过: 时间实际上是钟的读数，这个 钟可以是地球的转动，沙漏、脉搏的计数，地球沉积的厚 度、辐射衰变的产物、或铯原子振动的计量，他们具有一 种共同的标准，都是自然的机械装置。 但也有一些 哲学家、物理学家给时间下的定义很古怪，比如: 洛克说:时 间是一切存在的公共尺度。 康德说:时间是感性直观 的纯形式。 法国哲学家柏格森坚持认为时间是人的直觉和 神秘的 创造性的破裂。 这句话很是让人摸不着头脑。 也有很多哲学家、物理学家，比如贝克莱，休漠·马赫都倾 向将时间归于人的意识在一种表现。 相比之下，哲学 家黑格尔给时间下的定义很简单:时间只不过是我们人对过 去的一种回忆而已。但就是这最简单的定义，又是最接近 正确的答案，这将在以后详细地加以说明。 时间有 很多原因让人捉摸不定。 我们在生理上和心理上的经验 上，都能感到时间在流逝，可是，如果时间流逝的速度是 多少，每秒钟流过多少？这显然是一个荒谬的问题，时间 的流逝速度要有一个超时间的东西加以衡量，但这个超时 间本身也在流逝，那就要有一个超超时间加以衡量……如此 等等，以至无穷。时间本身是不是一个随时间变化的过程 这一问题，往往把人们引入一个无法摆脱的恶性循环中。 时间在逻辑上要加以证明也历来出现麻烦，历来的逻辑学 家们往往对时间怀有特殊憎恶的心情。比如说我们要定义 过去 ，可以把 现在 作为参照系，但又怎么定义 现在 呢？如果用 过去 定义 现在 ，那又是同意反复，如果用 现在 本身定义着自己，又陷入循环定义的矛盾之中。此 外，过去可以视为不可改变的，决定了的，但要在逻辑上 根据某些规律，却无法说明为什么是决定了的。不可改变 的？ 难怪哲学家怀特海无限感慨地说:要对时间这个大自然 的创造过程加以沉思而不痛感人类知识的有限实不可能～ 1/8 页 要想搞清楚时间具有什么样的物理性质，给时 间下个严格的物理定义，让我们先从讨论 事 和 物 开 始。 对于生活在这个自然界中，我们所观察到的各 种东西和各种现象那可真是五花八门、形形色色复杂到了 极点。但是仔细一分析，可以把他们分为两大类，一 这都是类为物、一类为事。像我们眼前的一座山、一棵 树、一个人、一条河……物;人的思想，河水的流动，树的生 长……这些都是事。物是产生事的根源，事是物的表现，通 过事我们可以认识物，事是依据物而存在的。没有物就不 会有事，反过来未必是正确的，没有事物却照样存在。 我们在认识这个自然界时，应该要严格区分什么是物，什 么是事。遗憾的是，我们有很多物理学家(不单单是普通人) 常犯这方面的错误，他们常常把某些事说成是物，或者对 某些事不了解，简单地认为是一种特殊的物质所起的作 用。 比如，历史上人们对热的认识，十七世纪，人 们认为热是物体里所含的一种特殊的物质，称之为 热质 。甚至有的学者认为 热质 是守恒的，物体所得到的 热 质 总是另一些物体所失去的而不是凭空产生的，现代人们 很清楚 热质 说是错误的。热现象只不过是物体内分子无 规则运动的结果，热只是一种现象而已，它属于 事 的范 畴，把它看则是物，这就是典型的 事 和 物 不分的思 想。 这个有关 事 和 物 的讨论有助于我们搞清楚 物理概念是如何产生的。 物理学是借助物理概念而展开 的。物理学刚开始处于萌芽时也好，发展到今天也好，所 有的物理概念无非是人们对自己所处的物质世界的认识结 果。我们是怎么认识这个物质世界的呢？首先是通过感 觉，感觉到这个我们所处的物质世界的各种现象，然后我 们大脑把这些感觉加以分析、概括，最后再形成物理概 念。 比如，人们用眼睛看到花草的红红绿绿，天空 的湛蓝，人们再用头脑一加工，便有了颜色的概念。人们 用皮肤去感觉冰的冷、开水的烫，大脑再一加工，便有了 温度的概念。某处有物体振动，引发周围的空气发生振 动，我们用耳朵去感觉到这空气的振动，我们再去用大脑 这么一分析，这样又有了声音的概念。还有我们躺在床 上，闭上眼睛、不去看、不去听，但却老是觉得一个东西 在流逝，这样人们又有了时间的概念。 通过以上所 列举的例子，可以得出这样的看法，我们所处的物质世界 的某些现象给了我们人某些感觉，我们大脑对这些感觉加 以分析，概括这样便产生了物理概念。这样说来，物理概 念来自于我们对自己的某种感觉的描述。 为了进一步搞清 楚物理概念是如何产生的，接下来。我们应当分析物质世 界的各种现象是如何引起了我们人的各种感觉的。 颜色是不同波长电磁波刺激我们眼睛的结果。 热是无规则 运动的分子猛烈撞击我们皮肤，我们才有热的感觉。 声音是空气中出现的纵波击到我们的耳膜，我们才有了声 音的感觉。 ……………… 总结以上的分析，物质 世界以不同的方式运动引起我们人的各种感觉，我们人对 这些不同的感觉加以分析、概括便形成了不同的物理概 念。这样说来物理概念不能脱离我们人而独立的存在着， 说明白点，物理概念只是人对自己感觉的一种描述(当然人 的这些感觉并非凭空产生的，而是客观存在的东西刺激了 我们人)读者很多人对这个看法可能会反感，或者转不开弯 子，下面通过几个例子使读者 2/8 页 比较容易理解这些 看法。 设想在一个房间里，正放着优美的 C D 唱碟， 人们常不加思索地认为只要这 C D 唱机开着，而不管我们 人在不在场，这个声音总会是客观的存在着。仔细地分析 一下，房间里有声音时，房间的空气便出现一股纵波，没 有声音便没有纵波，可见有声音没有声音的区别只是房间 里空气的位置不一样。没有人在房间里去感觉，那里会有 声音的概念。声音的概念是不能脱离我们人而独立地存在 的，有声音比起没有声音并没有多出一件什么东西，所以 你不能把声音看则是一个像 和 物物体那样具体存在 的东西，声音只是一个现象而已。在前面讨论的 事 中， 声音明显属于 事 的范畴。 颜色也是类似的，我们 看到眼前的花草的红红绿绿是电磁波经花草反射到我们眼 球的结果，这个