时间几点几分几秒?
这个问题,我小时候也想过,于是问我的物理老师(一个老学究),他告诉我,地球自转一圈是一天,一天24小时,一个小时60分,一分60秒,这是相对论的问题,没法细讲。 后来学了牛顿力学之后,我知道了,牛顿把地球看成是绝对的刚体,也就是说不管有没有其他物体绕着它旋转,它的自转轴永远不变,那么,在地球上随便一点,无论有没有其他物体的引力作用,它的运动都是匀速圆周运动,所以,1天的定义就是地球公转一周的时间,而时间单位“秒”的定义就是地球公转一圈的时长,也就是24小时,60分钟,60秒。
但是,问题是没有绝对光滑的轨道,更没有绝对静止的参考系,地球上任何一点的运动都是复杂的多维函数。所以,“秒”的定义就出了问题——我们不可能量出地球自转的准确时长,更不用说通过地球自转而“赋予”时间的意义了。 “秒”的定义需要约化到某种抽象的、理想的参考系中才能定义。爱因斯坦狭义相对论解决了这个问题,他证明了当速度接近光速时,时间的流逝变得迟缓,这样,我们在地面上的体验就不复存在,我们需要一种新的方法来定义时间。
后来的研究证明,爱因斯坦的理论不能完全解释所有的问题,因此人们又发展了更加复杂的理论。现在,我们对相对论的研究已经达到一种新的高度,我们可以构造出微观世界的相对论效应并加以计算,也能用微扰的方法建立描述宏观运动的近似模型[5][6]。 但是,不论如何发展,相对论的核心仍然是成立的:没有绝对静止的参考系,也没有绝对光滑的参考系运动。时间和空间都取决于观察者的运动状态。 我们生活在地球上,所以总是以地球为参照物,认为时间是均匀的。然而,当我们走出地球,进入太空,我们就会发现,时间不是均匀的,不同地点的人,感受到的时间流逝是不一样的。