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时间和空间是怎么形成的?
时间,时空,存在时间和空间是怎么形成的?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
两个关键词:位置,运动速度。
时空是弯曲的,时空也是引力的本源。能量的分布,物质的分布不均,使得引力场强弱有差异。时间在不同的引力场中是不同的。地球和月球上时间不同,地球和太阳上时间不同。甚至地球上不同位置时间也不同。
我住在一楼,你住在33楼,我们的时间不同。这不是荒谬,是事实。只是这种区别太过于微小,我们根本无法察觉。上面关于GPS的校准案例,其实就是答案!
所以你脑海中要有这样的一副图画,那就是时间是弯曲的!这种弯曲是由于时空弯曲,引力场不均导致的。形象的举例来说,时间的弯曲图画,就像一副丘陵高山的等高线图。如下图
所以这更加印证了时间是没有方向的。物体处于等高线不同的位置,时间流逝是不同的。
从这张图我们也可以得出其实时间与时间是没有明显的间隔点,没有明显的间隙!更没有明显的界限!
在这里还可以回答一个被多次提问的问题:时间有起点吗?
我的答案是没有起点。所以大爆炸理论是时间的起点一说不可靠。能量,时空只要存在,时间就存在。
再来分析第二个关键词:运动速度。
显然相对论效应,物体的运动越快,时间越慢,已经被证实。而且我说过光速就是一种束缚态。任何物体要达到光速所要克服这种束缚是不可能的。因为它要对抗整个时空!
这就是运动速度的极限为什么是光速,当物体达到近光速极限,时间越来越慢,也将达到时间这一维度的极限。而且大家别忘了,物体接近光速的时候它的质量也是增加的。这时候它周围的时间等高线图肯定是有变化的,所以时间是不同的!
而且运动的物体质量的增大,这种增大的质量是时空的赋予!还有一个相对论效应是尺缩效应,该效应指出高速运动的物体尺度变短。这种“尺缩”也是一种时空赋予。
也就是说质量增加,尺缩,都是时空使然。质量增大,尺缩都是观测效应,但它的本质是时空弯曲。就好像一根100米的长条,高速运动,它变短了,不是真的变短了。而且空间弯曲,使得测量的物体也“弯曲”,这时候观察到的长条自然短了。所以说尺缩是时空的赋予,质量增大也是时空的赋予。
读到这里大家应该明白了,为什么说要了解时间的本质,需要先了解时空。
很多科学家也不会把时间和惯性联系起来,但我会这么思考。引力的本源是时空,惯性的本源是引力。引力场又会对时间产生影响。同样引力场也会对惯性产生影响。也就说上面图中的时间等高线,也可以用来形容“惯性等高线。”
在我的书中,关于惯性的定义是这样的:在引力场中,物体保持原来运动的状态的性质叫惯性。
大家仔细和上面时间的定义一起来看看。你会发现其中的玄妙之处。
你也会发现修改现在的惯性定律是多么重要。惯性是保持原来运动状态的性质。而时间是度量运动的物体在引力场中的应变行为或过程。
这样的文字描述,无疑将时间,惯性,引力,引力场统一起来,他们之间的相互是和谐的,不是分斥的。
如果大家还够细心的话,会发现基础物理的量:质量,时间,惯性,引力场等都是标量,只有大小,没有方向!这是时空使然,这是有深意的。
如果你以为关于时间的推理到此结束,那么你又错了。我们还有更多关于时间的认识需要深入。
通过上面所有的论述,我们应该知道了时间是普遍存在的,但不是普遍一致的。这个观点很重要。
这个观点说明,我们要测得精准的“时间”是很困难的。时间没有界限的,也没有间隙的。而且测量者本身也会影响到“时间”的准确性。虽然这种影响很小。
所以说现在所规定的一秒是铯-133的原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间,不代表时间的准确性,反而说明了时间的相对性。
不过作为人类来说,不必困惑。因为就地球来说,太阳系来说,它的引力场是有一个强弱范围,不是忽高忽低。否则重力加速度就不会是大致相同了。所以我们所处的时间系统起码在引力场位置中来说,基本还是均匀的。
如果你认为写道这里,该结尾了,那就错了。关于时间论述,上面这些文字远远不够。
我要说明的是,有些朋友认为时间是有箭头的,主要是根据热力学第二定律而说的,就是关于熵的理论。
物理学家玻尔兹曼一生最重要的发现,就是熵的微观统计解释。因为当时(十九世纪末)的物理学界并不认为原子是真实存在的,所以玻尔兹曼的成果并不被物理学界广泛接受,他因此在思想上受了折磨,是自杀身亡的一位科学家。
从牛顿时代,科学家们就意识到,空间是均匀的,各向同性的,而物理学定律是时间可逆的。根据牛顿第二定律,F= ma,我们可以看出,假设我们把空间坐标做平移,或者旋转,公式的形式不变。如果我们把时间反号,也就是T到-T
公式的形式也不变。
但是在地球上,我们可以明显的区分上下。牛顿的洞察指出了我们可以区分上下的根本原因,那就是万有引力。
在地球的我们都知道,我们只能区分上下,但不能区分前后左右(前后左右都是人为规定的)。这是因为地球的引力总是朝下的,所以我问你,地球的引力总是朝下的,对吗? 思考一分钟,再往下看。
答案是这是不对的。很简单,引力作用的方向为下的话,与之相反方向,就为上。北半球站一个人,南半球也站一个人,向头顶的方向为上。你会发现,同样是“上”,方向却不一致。所以上文中说地球上的我们可以辨别“上下”,也是人为的。
同样, 我们也不能区分时间的过去和未来,再返回去,看看我对于时间的定义,你就清楚了。
那是什么给了时间一个特殊的箭头呢?科学家的答案就是熵,熵只能增加不能减少,于是熵就给了时间一个箭头。 这样表述,你认为对吗? 我们接着来看我找到这一篇文章。
物理学很大程度上是相信还原论的,也就是宏观的物理学现象要受到微观物理学定律的支配。我们知道支配微观物理学定律的公式,例如薛定谔方程,狄拉克方程,克莱因-戈尔登方程,乃至描述单个分子运动的牛顿定律,都是时间可逆的。支配电磁学的麦克斯韦方程组也是时间可逆的。既然是这样,那么为什么受这些公式支配的宏观物理学定律会有时间的不可逆性?设想一下我们有一个容器,如图所示。
如果我们只有两个分子,它们可以自由移动,然后我们拍摄一部电影,用来记述这两个分子的运动。当我们播放这部电影的时候,我们无论是正着放还是倒着放,这部电影里面的运动都遵循物理学定律。这两个分子可以时而都在左边,也可以时而都在右边,这都不违背任何物理学定律。但是如果我们有个10^23个分子,这些分子一开始都在容器的左边,然后让这些分子自由运动,经过足够长的时间,我们几乎可以肯定,这些分子会有几乎一半分布在容器的左边,而另外的几乎一半会分布在容器的右边。
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