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时间[物理][转]

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我准备在打相对论的同时 把一本介绍时间的书也打出来 顺利的话 在我上大学之前应该能完成 完事后 还将继续推出霍金(不是他的传记 是有关黑洞研究过程的书)和宇宙学 希望大家支持 也希望这些能帮助大家研究相对论)
 
附:原贴地址:http://post.baidu.com/f?kz=234166206


1楼2007-08-27 16:26回复
    一.时间是什么 
     神学家及哲学家圣 奥古斯丁(354-430)因其<<忏悔录>>中写出了自己的困惑而出名. 
     在不知道时间为何物的情况下,奥古斯丁指出,关于时间他说出了他所知道的所有问题后---例如,他说这句话就得花费时间----承认他确实"十分抱歉,因为我甚至不知道我所不知道的是什么"! 
     他提出这样的问题: 
     "什么是时间?如果没有人问我,我知道. 
     可是当我想向问我的人解释时,我坦白我不知道." 
     并非仅仅是奥古斯丁有这种困惑.什么是时间以及与其相关的一些困惑(例如,过去和未来是否真实存在?时间旅行是否可行?还有对时间方向的解释)是吸引人发问的一些问题中的一部分,这些问题尚未很好解决.


    2楼2007-08-27 16:26
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      五.时间仅仅存在于大脑中吗? 
       从最初的恐慌中镇静下来后,奥古斯丁提出时间并不真正是独立于大脑而存在的. 
       当我们计量时间时,我们是计量固定于记忆中的东西. 
       奥古斯丁说:"那时,我计量时间的观点存在于我的思想之中.我必须克服自己的思想,不能坚持时间是主观事物的概念. 
       波斯哲学家阿维森那(980-1037)同意奥古斯丁的观点.他认为:时间只是我们记忆和期望的体现. 
       法国哲学家亨利 柏格森(1859-1941)也维护这个观点.他认为:一个新生儿没有时间流逝的体验. 
       这是正确的吗?尽管人们不能在对时间如何逝去的感受上达成共识,但却承认事件发生的时间顺序. 
       例如,在篮球比赛结束后,父亲和儿子走在回家的路上.可能从他们去看比赛后就没有看过钟表,而且天也阴了,所以他们感觉不到太阳的位置. 
       假设他们在实际看到一刻钟之前就猜测时间,他们的猜测可能相差几个小时.他们甚至还会为谁是正确的而大声争吵,但是很明显,他们不会为事情曾经发生的顺序而争论. 
       "我们一致认同史密斯下半场的自由投篮发生在上半场自由投篮之后的某个时间" 
       "而且当史密斯踩到乔伊的手指时,他受伤了." 
       只有极少的情况例外.每个人(可以获得相同的信息)都同意---在大多数情况下---事情发生的时间顺序.当然,也有某些事情是主观的,并且独立于某个人对时间顺序的感受之外.事件时间顺序的主观性证明了,时间历程不只是我们心里的感受,它还有更多的内容.还有一个事实就是,事件是由一种独立于观察者的时间连续性之外来安排的.


      4楼2007-08-27 16:27
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        六.钟表与时间 
         这种一致性难道仅仅是与钟表时间保持一致吗?或许所有人都认为钟表就是时间.这实际上已经是一个深刻的问题了.但是,第一眼看上去,似乎问题的答案为"不是",因为我们经常谈论钟表走得不是很准.但是你的手表是否会准确无误地指示时间?不,我们知道每年它都会"遗漏"几秒的时间,即使它是非常准确的. 
         钟表是一个物理实体,它表现出有规律的周期运动.就是说,这种运动使它能够回到起始状态. 
         在钟表的两次"滴答'声之间,我们希望逝去的是同样长短的时间.毫无疑问,钟摆有着规则的周期运动方式,可以当作钟表使用.但是钟摆也不是完美的.在较高海面航行的船只上,它们的运动将中断;在炎热的气候与寒冷中它们也会表现不同. 
         想像一下一个钟摆来回摆动两次.我们如何才能知道它第一次往返的时间是否与第二次往返的时间一样呢?这个问题涉及被德国哲学家汉斯 莱辛巴赫(1891-1953)称为的"时间均匀性的问题". 
         你可能会回答第一次往返经历的时间与第二次一样长. 
         但是三个原因使得这样的回答不太令人满意. 
         首先从科学性上来说,你个人对时间的估计不够精确.我们必须知道第一次往返历程是否与第二次完全相同.第二,你对时间流逝的感觉是主观的.你或许会说走了相同的时间,可是你的朋友可能不这么认为.第三,也是最为重要的,你是用自己的思路来计量时间的流逝,然而这些----似乎是真的----是物理的过程,所以这仅仅使得我们的问题退后了一步,那就是,我们应该问问,你是如何知道你的思想持续多长时间的?

        七.时间间隔有多长 
         我们无法直接计量时间流逝的长短.我们从不计量纯粹时间.这一分钟是否与下一分钟具有相同的时间长度?在某种意义上,回答是肯定的:分钟被定义为相同的时间长度.但是我们是指更深层的意思. 
         当分针从42走到43和从43走到44这段期间,时间量是相同的吗? 
         我们也不清楚,我们不能把这两个间隔并置,从而观察它们是否具有相同的长度. 
         回到钟摆指针的问题.尽管我们无法直接测量时间流逝,但我们仍然认为钟摆也可能产生错误.为什么呢?好吧,假设某个捣蛋鬼想把他的钟摆当作绝对可靠的时间准则.这将会发生什么错误呢? 
         想像一下他决定用船把钟摆运往赤道.即使不考虑船只摆动的影响,我们另外至少还有两个因素影响钟摆:赤道空气更加湿润,所以可以对钟摆提供更多的阻力;另外一个因素是:赤道这个地方的重力场对钟摆的吸引较弱,用我们的术语就是:钟摆减慢了. 
         一个人认为每一次摆动计量了相同的时间长度. 
         就这种方式而言它是没有问题的,但假如那个人的钟表没有变慢,那么说明其他东西加快了. 
         即使(让我们这么假定)在航行中具有相同的风力和水流速度等等,此人也可以说他的船比以往航行的速度要快.他必须解释为何世界各地所有的钟表都奇迹般的变快了,以及为什么太阳的速度也快了.既然他无法提供对这些变化的解释,而我们却可以,所以我们似乎是正确的而他是错误的.我们假设,例如,可以通过星星的运动来设定时间,这比他的钟摆要科学得多了.


        5楼2007-08-27 16:28
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          八.最可靠的钟表 
           让我们先停下来,看看已经被证明是十分准确的三类钟表.其中太阳和夜空在历史上最为重要的. 
           如果我们认为当太阳每次穿过子午线时它都会发出声音,那么太阳就定义了规则的"滴答"声.通过观察选定的某颗星经过正南,也可以利用夜空中的星星定义"滴答"声.它们两个都比我们的手表要准. 
           借助我手表中的低压电池,我能解释两者间的差异.但是我不能把这个差异归罪于太阳或星星运行的减慢或加快.即使这两个钟是惊人的准确(夜空比太阳更好一些),但是还有更准确的钟表. 

          九.原子能钟 
           20世纪微观物理学得到发展,尤其是美国物理学家伊西多尔 拉比(1898-1988)在1949年给我们提出原子能钟的概念.所有的原子都有所谓的自然谐振频率,所以这个有规律的振动可以被定义一个钟的"滴答"声.人们已经证明原子能钟比太阳钟和天文星座的钟更有规则.1999年,美国科罗拉多的玻尔得(美国科罗拉多州中南部一个城市,位于丹佛市西北部,是落基山脉的一个主要旅游胜地和科罗拉多大学所在地.)国家技术标准协会开始使用著名的NISTF-1原子能钟来定义秒. 
           一秒被精确定义为铯原子振动9192631770次!NISTF-1(在巴黎有个类似的钟是目前世界上最精确的钟.和世界上另外一些原子能钟一样.这种可以用来定义宇宙时间坐标,进而帮助我们定义光速,单位米的长度等等.但即使是如此精确的钟,同样会每2000万年"遗漏"一秒的时间.所以任何事物都不是完美无缺的!

          十.绝对,纯粹和数学上的时间 
           如果NISTF-1是世界上最好的物理钟,科学家又是如何知道它会"遗漏"时间,甚至仅仅是每2000万年"遗漏"一秒的? 
           问题的答案是:物理规律使得他们如此.能明晰地阐释这个深奥观点的人莫过于伊萨克 牛顿爵士----经典力学之父,而且可能是历代最伟大的物理学家之一.牛顿说,时间不应该被它的感觉计量所迷惑.针对"感觉计量".牛顿的意思是我们恰巧使用的一些真实的钟表. 
           绝对,纯粹和数学上的时间,从自身的性质,没有涉及任何外部事情的关系本质. 
           而且它的另一称呼是持续时间. 
           根据牛顿的说法,真正的时间不依赖任何特定的钟,甚至不依赖于宇宙中任何特定的物质.时间独立于宇宙中的内容之外. 
           正是这种时间被用在不变的物理规律上,因而物理规律告诉我们事物的何去何从以及到达时间.在告诉我们什么时间到达时,自然就假定了一个特定的时间量值. 
           比如,经典力学坚持自由落体的加速度是不变的. 
           当我们丢落一个石块时,它的速度的增加满足一个特定的模式.随着时间的增加,它的速度越来越快. 
           把所用秒数进行平方,看看下落的距离.


          6楼2007-08-27 16:29
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            十一.纯粹时间 
             自然界的一些规律暗示了一个理想的完美的钟.纯粹时间就是一个使得这个规律成立的概念.假如我们采用一些非标准的时间计量,这个规律就不成立了.当我们在屋顶丢落一个石块,同时用探险者的钟摆来计量所用的时间,那么在英国和赤道做相同的实验会得到不同的结果. 
             要么规律是成立的,并且特定的钟摆不是对时间的"准确无误"的指示,要么就是钟摆是无误的,规律根本就不是规律. 
             选择很简单. 
             那就是科学家们如何知晓几乎完美的NISTF-1钟也会"遗漏"时间的原因.目前的物理规律说明它们确实如此.虽然有钟表的更好或更差的物理事例,我们也不能期望它们会与掌握宇宙的理想无误的钟表天衣无缝的匹配. 
             我的手表很准,可是也会因为电量不足或摩擦等情况而变慢.太阳是很好,可是它的活动并不统一,星星也是如此,甚至F-1钟也不是完美无缺的. 
             根据牛顿的说法,我们不应该把这些不完美的钟与完美无误的钟相混淆,钟是与任何物理体(时间)相对独立的. 
             并不是每个人都赞成牛顿的观点.他关于绝对时间的概念颇具影响却满招争议.用科学哲学家的语言说,牛顿既是一个唯物主义者----他认为物理规律中提到的时间就是时间自身----又是一个绝对论者----他认为时间独立于任何特定的物理过程之外.


            7楼2007-08-27 16:29
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              十二.牛顿时间的反对者:相对主义 
               绝对主义的反对者相对主义坚持认为时间本质上是变化,或者是对变化的计量.关于变化,我们说的是在物理物体之间的关系上发生变化.希腊哲学家亚里士多德(前384-前322)坚持认为时间就是对运动的计量.时间就是一个物理过程相对于另一个过程的计量. 
               你在伦敦上了一列火车.并且一小时后,你在剑桥下了车. 
               这是什么意思?它意味着我们进行的某些特定运动使得一小时变得有特征----太阳,星星,手表部件的运动----在火车朝剑桥驶去的过程中就发生了. 
               在这一点上,与牛顿的观点相矛盾,因为时间通过它们的变化被定义下来,所以时间就依赖于宇宙中的物理内容.对亚里士多德来说时间是感觉计量----实际是物理钟表. 
               而在相对主义者的观点中,因为时间依赖于物理运动,所以看起来,如果没有变化,那么时间就没有流逝.我们能够设想,在看星星时让它们静止,这时仍然能感觉到时间的流逝吗?亚里士多德思考并指出,在这种情况下,我们同样可以通过我们变化的思想和感觉来计量时间,我们也需要停止思想和感觉. 
               想像一下宇宙暂时进入了停止状态.组成事物的所有粒子逐渐减慢运动速度直至停止.是否仍然有思考时间流逝的意义? 
               因为我们的大脑会被冻住,所以我们确实不会注意到时间的流逝.虽然如此,时间还能够流逝吗?只要时间不依赖于变化,它就可以.所以以牛顿的观点看来,它至少可以假设时间的流逝是没有任何变化的.但是根据相对主义者的理论,这不可能.时间只是对变化的计量.没有变化,就没有时间.


              8楼2007-08-27 16:29
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                十三.无变化时间的特定情节 
                 至少可以假设一些理由充分的原因来解释没有任何变化的时间流逝.美国哲学家悉尼 舒梅克假设了一个特定环节,看上去我们好像有经验主义的缘由来说明无需变化的时间流逝. 
                 假想一下世界是由3个地区构成----3个星系,为A,B和C.假想每一个地区的居民都可以与其他地区的居民相互观察并且进行交流. 
                 "看!A被冻起来了." 
                 "任何事物根本没有任何变化." 
                 "在他们星系里的每一个事物都是静止的! 
                 他们注意到这些局部的冻结以规则的时间间隔发生:A星系每3年一次,B星系每4年一次,C星系每5年一次.当给定这些冻结率之后,可以估算出C应该每12年就能观察到A和B同时被冻结.这就是所发生的事情,并且由C告知A和B. 
                 由简单的算术可以得到A,B和C每60年才会被同时冻结.然而,因为它们组成了整个世界,那就意味着在这世界里有理由相信整个世界每60年被冻结一次;也就是说,在没有任何变化发生的情况下,时间将走一年. 
                 尽管这个例子几乎不能验证相对主义的错误,但它的确也显示出可能有理由让人们相信时间无需要变化也会流逝.


                9楼2007-08-27 16:29
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                  十五.传统主义 
                   牛顿"现实主义"的时间概念同样引起了反对----他的想法是在"那里之外"确实存在纯粹时间.一个突出的反对学派思想就是著名的传统主义.莱辛巴赫就是一位出色的传统主义者.亨利 庞加莱(1854-1912)是一位法国物理学家 哲学家 ,最为重要的他是一个数学家.他宣称传统主义者关于时间的观点十分简练.在考虑天文学家计量时间的方法后,他肯定的总结道: 
                   如此定义时间可以使力学方程尽可能的简单.没有某种计量时间的方法比其他方法都好:一般都是采用尽可能简便的方法. 
                   庞加莱并不认为有"那里之外"的纯粹时间,但他也没有承认任何钟表都一样准确.最简单的物理理论所使用的方法就是最好的方法. 
                   假如我们在一个船上使用钟摆作为时间的评判装置,如果不能利用世界知识,那么这将是十分困难的.即使我们勉强计算出一个时间,它也仍然十分复杂混乱.所以有些时间的计量方法要比其他的方法方便. 
                   但是我们不能犯迷糊,牛顿理论告诉我们什么是时间,这是因为他的理论是可以获得的有关运动物体的最简单的理论.当然这是在相对论出现之前. 
                   还有其他一些物理学家,比如创立了小牛顿物理学的小牛顿.这门新物理学更为简单而且对时间有着不同的计量方法,从而可能成为我们认识时间时需要了解的东西.关于什么是纯粹时间还没有物质实例.简约就好比美丽,存在于旁观者的眼中.根据这种观点,用何种计量时间的方法是一个习惯问题,而不是事实.对一些人来说,这一单个结果本身就足以抵制传统主义.


                  11楼2007-08-27 16:30
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                    物理时间就是我们通常所指的时间,用时钟表示。如果家里的时钟走得不准,我们会拿它和标准时钟校对,予以调整。目前最准确的标准时钟算是原子钟,原子钟被认为是‘绝对’准确的,因为找不到更准确的了,也‘不可能’出现偏差。 

                    但物理时间是依靠运动来度量的,运动是会变化的,这就会导致物理时间的不准确。就算是原子钟,在高速条件下也会发生物理时间偏差。这里如果说原子钟的物理时间改变了,那是可以的;但哲学时间是没有改变的,因为哲学时间是整个宇宙意义上的标准时间。 

                    哲学时间就是传统的“绝对时间”,是均匀流逝、单向的、绝对的。但哲学时间就像数学中的坐标系,只能定义,不能在现实中被绝对确定。或者说,绝对时间只能存在我们定义的理论世界中,现实世界中我们只能无穷接近。 

                    物理时间是各自独立的,相对的,不统一的,而哲学时间是单一和绝对的。哲学时间是绝对时间,物理时间是运动物体相对于绝对时间的相对时间。哲学时间是公共的,物理时间是私有的。所以“哲学时间”更具理论意义,适合理论物理;“物理时间”更具现实意义,适用于应用物理。


                    12楼2007-08-27 16:31
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                      我有点好奇,,吧主是不是水瓶座的阿?


                      13楼2007-09-04 03:28
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