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直到现在,咱们仍未把握时刻的实质

时刻: 2019年07月08日 | 作者: Frank Wilczek | 来历: 举世(www.22vfpn.com)
虽然时钟千差万别,它们给出的时刻却是共同的。咱们很简单把这个实际当成天经地义,但其实它是十分难以想象的。


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第十八回 | 丈量界说时刻



撰文 | 弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)

翻译 | 胡风 梁丁当



在前史的长河中,人类大部分时分都是运用太阳和月亮来计时的。地球自转一周构成咱们的“一天”,绕着太阳公转一圈便是咱们的“一年”,而地球和月球的华尔兹则给了咱们 “月”的概念。日晷运用物体在阳光下的投影来测定时辰,但它也有显着的缺点,比方阴天多云的时分,它就不论用了。

 

关于更短的时刻,人们在数个世纪中都是用沙漏和水钟来计量的,但它们的准确度简单遭到温度和湿度改动,以及振荡的影响。到了中世纪,机械钟呈现了,它由摆锤与精巧的齿轮体系构成,代表了其时的技能巅峰。到了20世纪初,这些依据摆锤和绷簧的时钟进一步演变成各种做工精妙的挂钟,但它们仍然摆脱不了冲突的影响。冲突会阻碍钟摆移动,还会导致零件损耗。


而对电磁场和物质的更深入了解,让人们能够制作更精准的时钟。电子的活动替代了流沙或滴水,电磁场替代了齿轮,细小的石英替代了绷簧。现在最先进的时钟运用原子或分子的振荡来丈量时刻。最准确的原子钟即使经过了相当于国际年纪那么长的时刻,差错都不会超越1秒。


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当今这些通晓量子力学的挂钟匠还在追寻着更高的计时精度。比方,原子核的振荡比原子全体的振荡更快,因此有或许运用原子核的振荡来计时,制作出比原子钟更准的原子核钟。精度更高的时钟能够协助物理学家判别时刻在根本上到底是接连的,仍是由某种没有勘探到的离散单元组成的。更精细的时钟有着广泛的用处,比方开发更好的GPS体系,或是勘探引力波。

 

虽然这些时钟千差万别,它们给出的时刻却是共同的。咱们很简单把这个实际当成天经地义,但其实它是十分难以想象的。人的心情不一起,感遭到的时刻消逝速度也不同,或许是白驹过隙,也或许是岁月难熬。但实际上时刻在极为严格地均匀活动,这是一个实际国际的客观性质,不受人片面认识的影响。

 

虽然咱们对时刻的丈量越来越准确,但咱们仍然不了解时刻的实质。在古罗马神学家、哲学家奥古斯丁(Augustine)的名著《忏悔录》(Confessions,编撰于397-398年)的第11章中,咱们能够找到一段关于时刻的最佳哲学谈论。奥古斯丁是一位基督教主教,一位信徒问了他一个让人头疼的问题:“天主发明国际之前在做什么?” 奥古斯丁曾考虑过相似这样的答复:天主在为那些窥视天机的人预备阴间。可是他终究决议认真对待这个问题,并触及了它的本源。

 

奥古斯丁指出,每逢咱们运用“曾经”或许“今后”这样的术语时,咱们都在议论时刻,可它的实质却好像很奥秘:“时刻是什么?假如没人问我,我知道,可假如我企图去解说它,却又做不到。”可是奥古斯丁发现了一个道理,其间蕴含了后来相对论和量子理论的一个中心思维:假如要了解相同事物,你就必须考虑它是怎么丈量的。正如他所说:“假如咱们不能丈量,那它就什么都不是。”

 

依照这个逻辑,奥古斯丁关于“什么是时刻”这个问题的答案很简单:“时刻便是时钟所丈量的东西。”依据这样的了解,那个信徒的问题就处理了:由于在天主创世之前没有时钟,所以就没有时刻。在当今物理国际学中,相似的问题仍然存在,比方“大爆炸之前发生了什么?”或许奥古斯丁的答复仍然是咱们能给出的最好答案:在无法丈量时刻的布景下谈论什么是“曾经”,是毫无意义的。