在一般的科学领域中,时间不过是从钟表里读出来的字符,而这隐藏了时间在物理学中的含义。

物理是唯一明确研究时间的科学,即便是物理学家,也认为时间是宇宙中最难以理解的特性之一。所以在今天最新的最复杂的物理学模型中,时间仍被认为是一个最基本的存在或者最初级的概念,而不是依附于其他东西存在由其他事物组成的元素。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(1)

图解: 通常,在科学中,时间只是时钟读取的内容,但这隐藏了物理学中使用的各种不同的时间概念。

由于时间的可估量性,一般研究将时间确定为钟表上读出来的时刻。特别的是,物理研究要求时间的极端精确性,即时间不是量子化的(量子化就是说是由离散不可分的单元组成)而是无限可分、线性连续的。在现代原子时标准,如国际原子时和协调世界时(见于时间标准分类)和超精密原子钟(见于时钟分类)的运作下,时间可以精确测量到10-15秒钟,即大概3000万年间会出现大约一秒的误差。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(2)

图解:沙漏中的沙子流量可以用来衡量时间的流逝。 它也具体地代表了现在在过去和未来之间。

在过去的几百年里,不同的物理学领域产生了一些不同的时间构想和应用。我们将在本节中讨论其中的一些。

非相对论和经典物理学里使用的时间概念通常是绝对时间。(即牛顿时间、以这个领域最知名的科学家名字命名)独立于任何感知者的时间,对宇宙中任何地方的每个人来说都以一致的速度前进。在本质上,时间是不可感知的,是数学的。这符合大多数人对于时间流动的感知。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(3)

图解:钟表是一种计时仪器。

然而,20世纪早期相对论问世以来,相对论时间已纳入物理学的范畴。相对论考虑

了诸如快速运动物体的时间膨胀、处于极端重力场中的物体的重力时间膨胀现象以及时间实际上只是四维时空的一个元素的重要观点。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(4)

图解:位于塔干洛的水平日晷

至少在理论上相对论也考虑到了时间旅行的前景,有几种情况考虑到了时间旅行的理论基础。理论上甚至还有比光速更快的时间旅行粒子,如快子和中微子。时间旅行的概念也引发一些悖论,它的可能性和物理实用性受到许多物理学家的质疑。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(5)

图解:棒形和环形佯谬是相对同时的一个例子。棒的两端在左侧静止参考系同时穿过了环,但棒的两端在右侧的静止参考系分别位于环的两边。

20世纪前半叶量子力学彻底改变了物理学,到目前为止它仍然代表了宇宙中我们所拥有的最完整和最精确的模型。时间也许不是量子理论中的核心概念,就如同经典物理学中也没有所谓的“量子时间”这样的东西。例如,时间似乎并不像现实的其他方面那样被分割成离散的量子。然而,对量子理论的不同解释(例如哥本哈根解释,许多世界的解释等等)确实对我们理解时间有一些潜在的重要影响。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(6)

图解:1927年第五次索尔维会议,此次会议主题为“电子和光子”,世界上最主要的物理学家聚集在一起讨论新近表述的量子理论。

大多数物理学家都认为,时间有一个开端,它是以138亿年前的大爆炸为衡量标准形成的。时间是否、如何以及何时会在未来结束,是一个更为开放的问题,这取决于对宇宙最终命运的不同看法,以及其他像这样的思维扭曲概念。时间之箭,是指时间的单向或不对称,不论是现在,走向未知和不确定的未来,都使我们本能地感觉到时间从固定不变的过去向前运动。这个想法来源于物理学,特别是热力学第二定律,虽然其他领域也有关于时间之箭的想法。

时间这个概念啥时间提出的(物理学上是如何定义时间的)(7)

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. exactlywhatistime-lito

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