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如何理解時間的定義

經典語錄 閱讀(3.05W)

時間是物質的永恆運動、變化的持續性、順序性的表現,包含時刻和時段兩個概念。

如何理解時間的定義1

在一般的科學領域中,時間不過是從鐘錶裏讀出來的字符,而這隱藏了時間在物理學中的含義。

物理是唯一明確研究時間的科學,即便是物理學家,也認爲時間是宇宙中最難以理解的特性之一。所以在今天最新的最複雜的物理學模型中,時間仍被認爲是一個最基本的存在或者最初級的概念,而不是依附於其他東西存在由其他事物組成的元素。

通常,在科學中,時間只是時鐘讀取的內容,但這隱藏了物理學中使用的各種不同的時間概念。

由於時間的可估量性,一般研究將時間確定爲鐘錶上讀出來的時刻。特別的是,物理研究要求時間的極端精確性,即時間不是量子化的(量子化就是說是由離散不可分的單元組成)而是無限可分、線性連續的。

在現代原子時標準,如國際原子時和協調世界時(見於時間標準分類)和超精密原子鐘(見於時鐘分類)的運作下,時間可以精確測量到10-15秒鐘,即大概3000萬年間會出現大約一秒的誤差。

沙漏中的沙子流量可以用來衡量時間的流逝。 它也具體地代表了現在在過去和未來之間。

在過去的幾百年裏,不同的物理學領域產生了一些不同的時間構想和應用。我們將在本節中討論其中的一些。

非相對論和經典物理學裏使用的時間概念通常是絕對時間。(即牛頓時間、以這個領域最知名的科學家名字命名)獨立於任何感知者的時間,對宇宙中任何地方的每個人來說都以一致的速度前進。在本質上,時間是不可感知的,是數學的。這符合大多數人對於時間流動的感知。

如何理解時間的定義
  

鐘錶是一種計時儀器。

然而,20世紀早期相對論問世以來,相對論時間已納入物理學的範疇。相對論考慮

了諸如快速運動物體的時間膨脹、處於極端重力場中的物體的重力時間膨脹現象以及時間實際上只是四維時空的一個元素的`重要觀點。

位於塔幹洛的水平日晷

至少在理論上相對論也考慮到了時間旅行的前景,有幾種情況考慮到了時間旅行的理論基礎。理論上甚至還有比光速更快的時間旅行粒子,如快子和中微子。時間旅行的概念也引發一些悖論,它的可能性和物理實用性受到許多物理學家的質疑。

棒形和環形佯謬是相對同時的一個例子。棒的兩端在左側靜止參考系同時穿過了環,但棒的兩端在右側的靜止參考系分別位於環的兩邊。

20世紀前半葉量子力學徹底改變了物理學,到目前爲止它仍然代表了宇宙中我們所擁有的最完整和最精確的模型。時間也許不是量子理論中的核心概念,就如同經典物理學中也沒有所謂的“量子時間”這樣的東西。例如,時間似乎並不像現實的其他方面那樣被分割成離散的量子。

然而,對量子理論的不同解釋(例如哥本哈根解釋,許多世界的解釋等等)確實對我們理解時間有一些潛在的重要影響。

1927年第五次索爾維會議,此次會議主題爲“電子和光子”,世界上最主要的物理學家聚集在一起討論新近表述的量子理論。

大多數物理學家都認爲,時間有一個開端,它是以138億年前的大爆炸爲衡量標準形成的。時間是否、如何以及何時會在未來結束,是一個更爲開放的問題,這取決於對宇宙最終命運的不同看法,以及其他像這樣的思維扭曲概念。

時間之箭,是指時間的單向或不對稱,不論是現在,走向未知和不確定的未來,都使我們本能地感覺到時間從固定不變的過去向前運動。這個想法來源於物理學,特別是熱力學第二定律,雖然其他領域也有關於時間之箭的想法。

如何理解時間的定義2

時間(Time)是物質的運動、變化的持續性、順序性的表現,包含時刻和時段兩個概念。時間是人類用以描述物質運動過程或事件發生過程的一個參數,確定時間,是靠不受外界影響的物質週期變化的規律。以地球自轉爲基礎的時間計量系統稱爲世界時系統。日、月、年、世紀的時間計量屬天文學中的歷法範疇。

現代宇宙學理論認爲,宇宙大爆炸“之前”沒有時間可言。“永遠向前”指時間的增量總是正數。時間表達物體的生滅排列。“時間”簡稱“時”。時間就是物質的運動和能量的傳遞。

時間是一個較爲抽象的概念,是物質的運動、變化的持續性、順序性的表現。時間概念包含時刻和時段兩個概念。時間是人類用以描述物質運動過程或事件發生過程的一個參數,確定時間,是靠不受外界影響的物質週期變化的規律。例如月球繞地球週期,地球繞太陽週期,地球自轉週期,原子振盪週期等。阿爾伯特·愛因斯坦說時間和空間是人們認知的一種錯覺。

時間是地球(其他天體理論上也可以)上的所有其他物體(物質)三維運動(位移)對人的感官影響形成的一種量。就21世紀的物理理論來說,時間是連續的、不間斷地,也沒有量子特性。一些至今還沒有被證實的,試圖將相對論與量子力學結合起來的理論,如量子重力理論、弦理論、M理論等,預言時間是間斷的,有量子特性的。一些理論猜測普朗克時間可能是時間的最小單位。

此時間知覺的英文爲time perception,其中perception是感知的意思。在心理學中,區分感覺和知覺的關鍵在於,前者偏重於描述對事物個別特徵在感覺通道的客觀反映,而後者則偏重於描述事物作用於個體心理的整體主觀印象。本文討論的時間感偏向於後者的解釋,故下文中均使用“時間知覺”來指代這一過程。

如何理解時間的定義 第2張
  

人類的第一項偉大發現

丹尼爾·J·布爾斯廷(Daniel J。 Boorstin)在他的著作《發現者》中提到:“人類第一項偉大發現便是時間”,這是他講述人類文明史三部曲中的第一曲,奏響的是人類探索世界和自我的宏偉史詩。遠古時代的人們從自然星象的更迭變化領悟時間的奧祕,於是他們得以計算節氣時令,春耕秋收;

也從自己和身邊人身體的成熟衰老中感知時間的流逝。於是他們學會與時間賽跑,趕在生命盡頭之前創造更多的個人價值。人們留下圖騰崇拜,建立宗教信仰,試圖衝破時間築就的囚籠,超越生死追尋來世;人們發明語言文字,迎着時間的洪流,記錄和傳承人類文明的史詩。正是對時間流逝的體驗和知覺,驅動了人類的進步和演化乃至文明的建立,時間無愧人類的第一項偉大發現。

但是,時間究竟是什麼?我們又是如何知覺時間的呢?

事實上,我們每時每刻都在以我們體察不到的方式知覺時間。援引一下現代漢語詞典對時間的定義:“時間是物質的運動、變化的順序性、持續性的'表現”。通過這個定義,我們可以把握到兩個關鍵點,時間具有順序性和連續性,對應到我們對時間知覺的兩個最基本方面——即時序知覺(perception of temporal order)和時距知覺(perception of temporal duration)。

時間的順序和因果的迷思

時序知覺描述了我們對事件發生先後順序的知覺。舉個例子,“感到飢餓”這個事件一定發生在“去吃飯”之前,而“有飽腹感”這個事件一定發生在“吃過飯”之後。

事實上,僅僅是例子中的“去”和“過”這樣的詞,也隱含了時間順序性的祕密。另一個例子是我們對語言的使用和理解,“時間”大家都很好理解是什麼意思,但是“間時”則是一個難以理解的假詞。而在口語中這樣的例子會更直接,因爲我們對音節的處理似乎已經打上了根深蒂固的時序印記。

其實本章的小標題已經給出了答案,那就是“因果”。上面吃飯的例子很好理解由時序關係體現的因果,“因爲餓,所以吃”以及“因爲吃,所以飽”。這種對事件間因果聯繫的推理和認知,正是由我們對時間的一維線性知覺模式所導致的。在這個前提下,我們可以試想一個沒有因果關係的世界。

好在已經有更有想象力的人爲我們做了類似的事情,幫助了可能難以想象的我們。在姜峯楠(Ted Chiang)的小說《你一生的故事》裏,他描繪的外星生物七肢桶的思維中,我們能些許感受到沒有方向的時間。

七肢桶沒有線性時間的概念,在它們的思維裏,事件的發生不存在先後關係,也並不依賴因果聯繫。它們一生的故事如同電影的膠片,全都未經雕琢、毫無保留地在它們的“大腦”不斷重映,未經歷的已然發生過。

七肢桶的非線性時間思維並非作者天馬行空的想象,而是有其來源。其實休謨(David Hume)很早就對因果問題提出過他的思考,他認爲我們所認爲的因果聯繫無非是感官經驗上的連續性導致的,而事件發生時的“恆常聯結”卻是我們無法察覺的。而對這種因果聯繫的認識便是基於我們知覺時間的本能。

如果我們喪失了時序知覺的本能,那麼我們知覺到的世界也許早已塵埃落定,只等我們去經歷和感受。在那個世界裏,我們的大腦無需再對環境進行預測和控制,那麼秩序和文明建立的動力源於何處,我們還未可知。

已有很多實驗研究結果表明,我們並非天生的計時者,這種知覺的魔術時時刻刻都在上演。在《大腦是臺時光機》一書中,有一章介紹了一些在歷史上真實進行的隔離實驗。在這些實驗中,參與者被要求在與日常生活完全隔離野外山洞或特製的實驗室中獨自生活幾天到幾周不等,在實驗過程中,他們無法獲得任何有關外界世紀時間的線索或信息。

結果發現,絕大多數參與者被剝奪了來自於外界的計時線索後,都產生了一種奇怪的“時間膨脹感”(time dilation),他們認爲實驗持續的時間都比實際的時鐘時間短了20%-40%。

總之,實驗室結果表明,在脫離了外部的計時工具之後,我們對時距的知覺變得如此不可靠,以至於我們不得不承認——人類並非天生的計時者。