時間的物理定義

1、時間的物理定義時間的物理定義時間是什么？千百年來讓無數(shù)科學家和哲學家頭痛不已。這篇文章給大家一個全新的、精 確的解釋。時間在物理學中是個基本但又不容易定義的概念，如果我們問一句，時間到底是什么？恐怕這個世 界任何一個物理學家都不好回答。1 500年前的北非希波 主教圣奧古斯丁說過這樣的話:至于時間是什么？如果沒 有人問我，我知道，如果我想要向詢問者加以說明，我便不 知道。這個家伙說的是要無賴的話，意思大概是時間是什 么這個問題只能意會卻不能言傳。牛頓認為:絕對的、真實的數(shù)學時間就其本質而論，是自行均勻地流逝的，與任 何外界的事物無關疽在牛頓看來，時間就像一條川流不息、 永遠不變的河流。很多哲學

2、家、物理學家將時間與運動相聯(lián)系在一起。比如柏拉圖認為:時間是運動著的永恒的 形象。 亞里斯多德說:只有當我們已經(jīng)把握住運動時， 才能領悟時間。馬克思、恩格斯指出:時間是一種客觀的存在，是運動著物質存在的一種形式。 愛因斯坦也 說過:時間實際上是鐘的讀數(shù)，這個鐘可以是地球的轉動， 沙漏、脈搏的計數(shù)，地球沉積的厚度、輻射衰變的產(chǎn)物、或 銫原子振動的計量，他們具有一種共同的標準，都是自然的 機械裝置。但也有一些哲學家、物理學家給時間下的定義很古怪，比如：洛克說:時間是一切存在的公共尺度?？档抡f:時間是感性直觀的純形式。法國哲學家柏格森堅持 認為時間是人的直覺和神秘的創(chuàng)造性的破裂。這句話很是 讓人摸不

3、著頭腦。也有很多哲學家、物理學家，比如貝克萊，休漠馬赫都傾向將時間歸于人的意識在一種表現(xiàn)。 相比之下，哲學家黑格爾給時間下的定義很簡單:時間只不過 是我們?nèi)藢^去的一種回憶而已。但就是這最簡單的定義， 又是最接近正確的答案，這將在以后詳細地加以說明。時間有很多原因讓人捉摸不定。我們在生理上和心理上的 經(jīng)驗上，都能感到時間在流逝，可是，如果時間流逝的速度 是多少，每秒鐘流過多少？這顯然是一個荒謬的問題，時間 的流逝速度要有一個超時間的東西加以衡量，但這個超時間 本身也在流逝，那就要有一個超超時間加以衡量如此等 等，以至無窮。時間本身是不是一個隨時間變化的過程這一 問題，往往把人們引入一個無法擺脫

4、的惡性循環(huán)中。時間在邏輯上要加以證明也歷來出現(xiàn)麻煩，歷來的邏輯學家 們往往對時間懷有特殊憎惡的心情。比如說我們要定義過 去，可以把現(xiàn)在作為參照系，但又怎么定義現(xiàn)在呢？ 如果用過去定義現(xiàn)在，那又是同意反復，如果用現(xiàn)在 本身定義著自己，又陷入循環(huán)定義的矛盾之中。此外，過 去可以視為不可改變的，決定了的，但要在邏輯上根據(jù)某些 規(guī)律，卻無法說明為什么是決定了的。不可改變的？難怪哲學家懷特海無限感慨地說:要對時間這個大自然的創(chuàng)造過 程加以沉思而不痛感人類知識的有限實不可能 1/8頁要想搞清楚時間具有什么樣的物理性質，給時間下個嚴格的 物理定義，讓我們先從討論事和物開始。 對于 生活在這個自然界中，我們所

5、觀察到的各種東西和各種現(xiàn)象 那可真是五花八門、形形色色復雜到了極點。但是仔細一分 析，可以把他們分為兩大類，一這都是類為物、一類為事。像我們眼前的一座山、一棵樹、一人、一條河 物 人的思想，河水的流動，樹的生長這些都是事。物是產(chǎn) 生事的根源，事是物的表現(xiàn)，通過事我們可以認識物，事是 依據(jù)物而存在的。沒有物就不會有事，反過來未必是正確的， 沒有事物卻照樣存在。我們在認識這個自然界時，應該要嚴格區(qū)分什么是物，什么是事。遺憾的是，我們有很多 物理學家（不單單是普通人）常犯這方面的錯誤，他們常常把 某些事說成是物，或者對某些事不了解，簡單地認為是一種 特殊的物質所起的作用。比如，歷史上人們對熱的認識，

6、十七世紀，人們認為熱是物體里所含的一種特殊的物 質，稱之為熱質。甚至有的學者認為熱質是守恒的， 物體所得到的熱質總是另一些物體所失去的而不是憑空 產(chǎn)生的，現(xiàn)代人們很清楚熱質說是錯誤的。熱現(xiàn)象只不過 是物體內(nèi)分子無規(guī)則運動的結果，熱只是一種現(xiàn)象而已，它 屬于事的范疇，把它看則是物，這就是典型的事和物不分的思想。這個有關事和物的討論有助于我們搞清楚物理概念是如何產(chǎn)生的。物理學是借助物理概念 而展開的。物理學剛開始處于萌芽時也好，發(fā)展到今天也好， 所有的物理概念無非是人們對自己所處的物質世界的認識 結果。我們是怎么認識這個物質世界的呢？首先是通過感覺， 感覺到這個我們所處的物質世界的各種現(xiàn)象，然后我

7、們大腦 把這些感覺加以分析、概括，最后再形成物理概念。比如，人們用眼睛看到花草的紅紅綠綠，天空的湛藍，人們再 用頭腦一加工，便有了顏色的概念。人們用皮膚去感覺冰的 冷、開水的燙，大腦再一加工，便有了溫度的概念。某處有 物體振動，引發(fā)周圍的空氣發(fā)生振動，我們用耳朵去感覺到 這空氣的振動，我們再去用大腦這么一分析，這樣又有了聲 音的概念。還有我們躺在床上，閉上眼睛、不去看、不去聽， 但卻老是覺得一個東西在流逝，這樣人們又有了時間的概念。 通過以上所列舉的例子，可以得出這樣的看法，我們所處的 物質世界的某些現(xiàn)象給了我們?nèi)四承└杏X，我們大腦對這些 感覺加以分析，概括這樣便產(chǎn)生了物理概念。這樣說來，物

8、理概念來自于我們對自己的某種感覺的描述。為了進一步 搞清楚物理概念是如何產(chǎn)生的，接下來。我們應當分析物質 世界的各種現(xiàn)象是如何引起了我們?nèi)说母鞣N感覺的。顏色是不同波長電磁波刺激我們眼睛的結果。熱是無規(guī)則 運動的分子猛烈撞擊我們皮膚，我們才有熱的感覺。聲音是空氣中出現(xiàn)的縱波擊到我們的耳膜，我們才有了聲音的感覺。 總結以上的分析，物質世界以不同的方式運動引起我們?nèi)说母鞣N感覺，我們?nèi)藢?這些不同的感覺加以分析、概括便形成了不同的物理概念。 這樣說來物理概念不能脫離我們?nèi)硕毩⒌拇嬖谥?，說明白 點，物理概念只是人對自己感覺的一種描述（當然人的這些感 覺并非憑空產(chǎn)生的，而是客觀存在的東西刺激了我們?nèi)耍┳x

9、者 很多人對這個看法可能會反感，或者轉不開彎子，下面通過 幾個例子使讀者2/8頁 比較容易理解這些看法。設想在一個房間里，正放著優(yōu)美的CD唱碟，人們常不加思 索地認為只要這CD唱機開著，而不管我們?nèi)嗽诓辉趫觯?這個聲音總會是客觀的存在著。仔細地分析一下，房間里有 聲音時，房間的空氣便出現(xiàn)一股縱波，沒有聲音便沒有縱波, 可見有聲音沒有聲音的區(qū)別只是房間里空氣的位置不一樣。 沒有人在房間里去感覺，那里會有聲音的概念。聲音的概念 是不能脫離我們?nèi)硕毩⒌卮嬖诘?，有聲音比起沒有聲音并 沒有多出一件什么東西，所以你不能把聲音看則是一個像 和物物體那樣具體存在的東西，聲音只是一個現(xiàn)象而已。 在前面討論的事

10、中，聲音明顯屬于事的范疇。 顏 色也是類似的，我們看到眼前的花草的紅紅綠綠是電磁波經(jīng) 花草反射到我們眼球的結果，這個顏色的概念同樣不能脫離 我們?nèi)硕毩⒌卮嬖谥?。物體顏色的不同只是物體反射不同波長電磁波的原因造成。顏色不是物體自身的性質，而是由物體照射到它的各種波長的光的反射和吸收決定的。這個原 理是牛頓最早發(fā)現(xiàn)的，歷史上甚至現(xiàn)代有很多人固執(zhí)地認為 物體所呈現(xiàn)的顏色是物體固有的屬性、與外界無關。比如德 國詩人歌德就曾寫文章以非常激情的語言叫人們不要相信 牛頓的理論，但牛頓在光學中有關顏色理論的正確性實踐證 明無須懷疑。溫度的概念起源于外界分子無規(guī)則地撞擊我們?nèi)似つw的程度，當然脫離了人也是不能獨

11、立存在的。 時間的概念與我們?nèi)说母杏X也有關系，但時間的概念，比較 抽象，在以后再詳細地加以分析。既然物理概念是人的一種感覺，脫離我們?nèi)硕荒塥毩⒌拇嬖?，在前面有關事 和物,的討論中，物理概念明顯屬于事的范疇，因而它 不能像物那樣客觀的存在著，它的存在有它的虛假性，這 一章節(jié)的標題上所說的物理世界存在的虛假性正是指這個。 但是，并非所有的東西它的存在都是虛假的，比如空間、各 式各樣的物體，它們總是客觀地存在著，脫離我們?nèi)怂鼈冋?樣存在，它們不管我們?nèi)四芊窀杏X到它們，它們總是客觀地 存在著。然而，空間、物體（也可稱為物質點）這些都可以稱為幾何概念，在前面討論的事和物中，它們明 顯屬于物 的范疇，它們不依賴于我們?nèi)说母杏X而客觀獨立 的存在著。至此我們明白，物理概念來自于我們?nèi)说母杏X， 脫離我們?nèi)硕荒塥毩⒌卮嬖?，而某些幾何概念，比如空間、 物質點不依賴于我們?nèi)说母杏X而客觀、獨立地存在著。對此, 物理學的開山鼻祖伽利略早就說過:我們五官感覺到的世界 它的存在是虛假的，而真實存在的卻是它背后的幾何世界這些用幾何概念描述的空間、物質點和我們對感覺 描述出來的物理概念有什么關系呢？對這些，筆者有著這樣的看法：宇宙中真正存在的只有物質點和它周圍的 空間，不存在第三種形態(tài)能與之并存的東西，一切物理現(xiàn)象 只不過是點在它周圍空間運動的一種表現(xiàn)而已。這些現(xiàn)象 如能引起我們?nèi)说母杏X，我們對