在科学家眼里,时间到底是什么?
在科学家眼里,时间到底是什么?
♥在科学家、天文学家、物理学家等眼里,时间要求精度特别高,因为研究宇宙中的光速探测空间及距离要求十分苛刻。例如300万年只有1秒。现在我国的“天宫二号”上天,里面携带的实验就是空间冷原子钟,这种钟的精度达到了一亿亿分之一。
●20 世纪出现了一个伟大的天才人物,这个人叫爱因斯坦。他改变了人类对于科学的认知,甚至彻底颠覆了人类对世界的认知,他对人类认知改变最大的地方就是时间方面。例如,他认为时间并非到处都是一样的,而是与环境有关,与人的运动速度有关。比如,假定人类在未来制造出速度接近光速的宇宙飞船,然后你乘坐这艘宇宙飞船离开地球 1000 万年,你依然活着,因为对你而言时间仅仅过了一年。你回到地球后,发现一切都发生了巨大的改变,你以前熟悉的朋友早 已不在人世,这就叫时间的相对性。
●时间是否存在?时间的流逝为什么有时候候慢?从古至今,科学家和普通民众是如何理解时间的,是如何为时间做物理学和普通意义上的定义的?我们可以回到过去吗?我们犯的错误可以从头再来吗?
●人类在理解时间方面有着悠久的历史。最早在农耕时代,人们凭借日升日落、月圆月缺、季节交替这种自然界的周期性变化来计时,由此有了一天、一年的概念。古人发明出了日晷、沙漏、水钟等原始计时工具,我们在故官里可以看到这些工具。日暮就是用太阳光照射到指针上投下的日影,日影移动一个格子就是过了一个时辰。沙漏和水钟比日晷更精密密一些,水钟是利用水滴推动内部的机械来计时,而机械部分会像我们的手表指针一样移动,但这样的计时方式还是不够 精确。
●大概 16 世纪的时候,人们开始航海,海上迷茫的一片,不知道到了哪里,也不知道时间,所以时间对他们来讲太重要了,他们需要精确地测量时间、定义时 间。有的政府甚至发出高额悬赏奖金,让科学家来解决这个问题,要求制造出一个星期不超过四分钟误差的计时工具。据说伽利略当时也看到悬赏通告了,并且被那笔丰厚的奖金吸引,觉得自己如果解决了这个问题,就可以实现一生的财富自由了。从此他开始苦思冥想。
●当时他在教堂里工作,看到教堂里的摆子(类似钟摆,教堂里没有钟,只有一个摆子)摆来摆去,他发现摆子每摆一个来回的时间间隔是一样的。于是,他想到或许可以用钟摆来计量时间。但他只是有了这个想法,并没有 实际去解决这个问题。而比他略微晚一点的一位名叫惠更斯的物理学家解决了这个问题。
●惠更斯发现,钟摆摆个来回需要的时间跟它的长度有关系。钟摆越长,摆个来回需要的时间越长。于是他总结出一个公式,也就是惠更斯公式。然后,他参考水钟的构造,用钟摆来调节那些机械的走动,让时间变得非常准确,可以做到一天的误差只有几秒。
●这就是物理学家对时间的测量,由此我们后来有了秒的概念,一天24小时,1小时60分,1分60秒。
知足常乐于上海2019.10.8日