時間是什麼?相信很多人都對時間有著不同的概念,從古至今,人類一直都在和時間打交道,時間就是生命,隨著時間的流逝,很多東西都已經不復存在,古時候,由于人類的科技有限,所以古人利用日晷來計算時間,其實人類最早使用的計時儀器是利用太陽射影長短和方向來判斷時間的,而日晷的使用時間非常悠久,古巴比倫人在遠古時代的6000多年前就開始使用了,我國在3000多年前的周朝開始使用,人類在早期時代,一直遵守大自然的規律,日出而作,日落而息,日晷出現以后,能夠更加準確的判斷太陽落山的時間。
目前人類保存完好的日晷,通常是由銅制的指針和石制的圓盤制成的,銅制長長的指針叫做晷針,它垂直的穿過圓盤中心,起著圭表中立竿的作用,因此,晷針又叫「表」 。石制的大型圓盤叫做「晷面」,它通常安放在石台上,呈南高北低狀態,這樣就能使晷面平行于天赤道面。如此,晷針的上端正好指向北天極,下端正好指向南天極。雖然日晷的發明能夠讓人類對太陽落山的時間有準確的判斷,但是也存在一定的缺陷,就是夜晚以后,日晷就沒有任何作用了,畢竟沒有太陽光的照射,也不會有影子的存在。
隨著現代人類科技的發展,人類發明了鐘表,利用鐘表,人類能夠24小時的觀看時間,并且準確的知道現在是幾點,鐘表是按照地球自轉一圈的速度來行走的,幾乎能夠做到分毫不差,人類能夠發明出這麼偉大東西,還是要感謝科學家,在人類科技發展的歷史上,出現了很多偉大的物理學家,比如說牛頓,牛頓的出現給人類打開了宇宙的大門,如果沒有牛頓,人類的科學發展至少倒退幾百年,目前很多先進的科技,都離不開牛頓的貢獻,牛頓不僅僅在天文領域做出了很大的貢獻,在數學、力學等多個領域都有很多的影響力。
在牛頓的經典力學中,對時間有明確的解釋,他認為時間就好像一條無頭無尾的均勻連續流逝的長河,和物質運動沒有任何關系,它是絕對的、無限的,絕對空間和絕對時間都是互補依賴的,也不和物質的運動產生關系,牛頓認為,時間、空間、物質都是各自獨立的,沒有任何關系,它們只是相互貼附在一起,而不會發生作用,因此牛頓的空間模型只適用于空間的某一區域,牛頓利用數學方法,對時空和空間做了描述,它把空間與歐式幾何相互結合,利用選定的參照物為原點建立了三維坐標系。
他認為物體就在這樣的坐標系構成的空間及均勻流逝的時間內運動,牛頓的三大定律在慣性系中都是成立的,在勻速直線行駛的火車中打乒乓球,在和地面上打乒乓球是完全一樣的,所以說絕對位置和絕對空間是不存在的,不過牛頓一直都認為絕對的時空和空間是存在的,牛頓當時已經被很多人看作是偉人,牛頓出現以后,人類依靠牛頓的理論解決了地面上物體運動的問題,而且還解決了太陽系內行星運動的問題,更重要的是人類利用牛頓的理論發現了天王星。牛頓當時被看作神一般的存在,其實對于一般人來說,牛頓的時間觀點更加容易讓人接受。
按照牛頓的說法,時間就是固定的,我們每一個人的時間都是一樣的,時間不會因為別人有錢,就會多給他時間,有很多人認為,時間是最公平的,因為它在均勻的流逝,任何人都無法改變,不過愛因斯坦出現以后,打破了牛頓絕對時間的觀點,愛因斯坦是人類歷史上唯一一個能夠和牛頓媲美的人,愛因斯坦出現以后,給人類探索宇宙指明了方向,愛因斯坦曾經說過:如果我不提出俠義相對論,那麼5年以后也會有人提出來,如果我不提出廣義相對論,那麼50年以后也不會有人提出來。 在1905年,愛因斯坦拋棄了以太假說,以光速不變和狹義相對論原理推出了廣義相對論,同年9月26日,他又發表了《論運動物體的電動力學》。
後來在9月27日愛因斯坦發表了《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》也就是我們熟知的質能方程式E=mc²,愛因斯坦的偉大不僅僅在于他給人類留下了很多偉大的公式和定律,更重要的是,他還預言了很多宇宙中的神秘現象,比如說黑洞,早在100多年前,愛因斯坦就利用公式計算出了黑洞存在宇宙當中,不過當時愛因斯坦本人都不相信黑洞存在,後來隨著人類科技的發展,人類終于拍到了黑洞的照片,這也證明了黑洞確實存在宇宙當中,而且愛因斯坦和預言了引力波,在2016年的時候,科學家發現雙黑洞合并,并且產生引力波,這說明愛因斯坦的預言都是對的。
如果沒有愛因斯坦,那麼人類或許不會發生這些,到現在為止,很多科學家都是按照愛因斯坦的理論來進行的,在愛因斯坦的狹義相對論中,利用時間膨脹公式,證明了時間是會隨著物體的運動速度的變化而發生膨脹,簡單來說就是,物體的運動速度越快,時間就會變得越慢,為了證明這一點,科學家們還專門做了實驗,這是實驗就是鐘慢效應,當時科學家設計了一個特殊的鐘表,這個鐘表就是原子鐘,原子鐘的時間非常精準,在2000萬年內,誤差只有一秒鐘,當時科學家利用原子鐘和飛機驗證了愛因斯坦的理論。
科學家將四台原子鐘分別放在兩個飛機上和地面上,飛機分別向東、西方向飛行,向東飛行的飛機由于是順著地球自轉的方向飛行,所以相對于地面的速度就是飛機本身的速度加上地球自轉的速度,最終結果向東飛行的飛機原子鐘的時間比地面原子鐘的時間慢了59納秒,而向西飛行的原子鐘比地面原子鐘快了273納秒,這說明物體的速度確實能夠影響時間的流逝,不過在俠義相對論中,愛因斯坦對時間的描述還不夠精準,後來愛因斯坦推出了廣義相對論,這個時候,愛因斯坦認為,時間不僅僅和速度有關系,和引力也是有關系的。
在廣義相對論中,時間和空間是融為一體的,它們無法分開,在時空一體化的前提下,宇宙中的時間其實就是 物體的空間狀態,愛因斯坦認為,引力能夠影響時間的流逝,在引力非常強大的物體旁邊,時間就會變得很慢,在宇宙中,人類現在發現引力最強大的天體就是黑洞,黑洞能夠扭曲時空,時間在黑洞旁邊會變得很慢,假如說你乘坐一艘飛船在黑洞旁邊飛行10年,等你在回到地球后,地球上可能已經過去了幾百年,這說明黑洞旁邊的時間流逝和地球上時間的流逝速度是不同的,從目前的研究來看,愛因斯坦的時間觀要比牛頓的時間觀更加準確一些。
很多人認為,愛因斯坦的相對論并不是憑空出現的,其實愛因斯坦在早期的時候就發現了經典力學和電磁場無法相互存在,後來愛因斯坦在相對論中完善了這一點,那麼為什麼引力能夠影響時間呢?從物理學的角度來說,曲線時空越多,時間就會變得越慢,簡單來說,在宇宙中,和地球之間的距離越遠,受到地球引力的影響就越小,所以如果生活在宇宙中,那麼要比生活在地球上的人更加年輕,這是因為時間受到了曲線時空的影響,就會變得很慢,黑洞之所以能夠讓時間變慢,就是因為黑洞的引力足夠強大,它能夠極度的扭動周圍的空間。
這就相當于直線行走和繞圈行走,一定是直線行走的速度會更快,關于時間的定義在科學界還有很多種說法,有很多科學家認為,在三維空間中,時間是無法量化的,我們只能夠憑感覺去尋找它,但是在四維空間中,時間是能夠量化的,四維空間中的時間就是一條時間軸,我們能夠隨意的改變時間,就像是看電影一樣,我們能夠暫停時間,能夠將時間線向后或者向前移動,不過四維空間也是科學家的一種猜測,四維空間是不是真的存在宇宙中,目前科學家也在積極的研究當中,或許四維空間根本不存在我們的宇宙當中,它存在另一個宇宙中。
對于時間的定義,我們每一個人都有不同的理解,如果站在普通人的角度來說,牛頓的時間觀點更加適合我們,畢竟對于我們大多數人來說,只能夠生活在地球上,在地球上我們受到的引力、和速度幾乎都是一樣的,這也就說明了我們每一個人的時間都是一樣的,愛因斯坦的時間觀點雖然比牛頓的時間觀點更加精準,但是對于我們大多數人來說基本上沒有用處,因為愛因斯坦的時間觀點只有在特點的情況下才會發揮作用,比如說,未來隨著人類科技的進步,人類發明了超光速飛船,這時候,愛因斯坦的時間觀就會產生巨大的作用,因為在超光速飛船中的人,它們的時間不會前進,反而會后退。
即使無法實現超光速飛行,就算是無限接近光速,那麼在這樣的飛船上的人,它們的時間流逝也會變得很慢,可能它們在宇宙中飛行一天的時間,地球早已經不存在了,而且如果人類能夠在黑洞周圍飛行,那麼它們的時間也會變得很慢,這時候,愛因斯坦的時間觀點能夠發揮極大的作用,但是這也是對少部分人來說,對于絕大部分人來說,我們的時間都是一樣的,不論你是貧窮還是富有,生老病死都是無法改變的,其實牛頓的絕對時空觀相對于我們每一個人來說都是公平的。
因為如果時間的絕對的,那麼我們每一個人所擁有的時間也是相同的,從目前人類的科技來說,我們還無法掌握時間的規律,不過我們能夠感受到時間的流逝,牛頓和愛因斯坦兩位偉大的物理學家,已經給我們解釋了時間的根本,對于每一個人來說,或許時間觀念都是不同的,其實無論我們如何認為,自己開心才是最重要的,而且現在人類的物理體系并不能夠代表以后,從古至今人類的科技一直都在進步,從最初的地心說,到後來的日心說,人類對宇宙的認知也在不斷的改進。未來隨著人類科技的進步,說不定我們能夠對時間有更加精確的認知,小編希望人類能夠早日實現自己的夢想。