时间是物质的永恒运动、变化的持续性、顺序性的表现,包含时刻和时段两个概念。
如何理解时间的定义1
在一般的科学领域中,时间不过是从钟表里读出来的字符,而这隐藏了时间在物理学中的含义。
物理是唯一明确研究时间的科学,即便是物理学家,也认为时间是宇宙中最难以理解的特性之一。所以在今天最新的最复杂的物理学模型中,时间仍被认为是一个最基本的存在或者最初级的概念,而不是依附于其他东西存在由其他事物组成的元素。
通常,在科学中,时间只是时钟读取的内容,但这隐藏了物理学中使用的各种不同的时间概念。
由于时间的可估量性,一般研究将时间确定为钟表上读出来的时刻。特别的是,物理研究要求时间的极端精确性,即时间不是量子化的(量子化就是说是由离散不可分的单元组成)而是无限可分、线性连续的。
在现代原子时标准,如国际原子时和协调世界时(见于时间标准分类)和超精密原子钟(见于时钟分类)的运作下,时间可以精确测量到10-15秒钟,即大概3000万年间会出现大约一秒的误差。
沙漏中的沙子流量可以用来衡量时间的流逝。 它也具体地代表了现在在过去和未来之间。
在过去的几百年里,不同的物理学领域产生了一些不同的时间构想和应用。我们将在本节中讨论其中的一些。
非相对论和经典物理学里使用的时间概念通常是绝对时间。(即牛顿时间、以这个领域最知名的科学家名字命名)独立于任何感知者的时间,对宇宙中任何地方的每个人来说都以一致的速度前进。在本质上,时间是不可感知的,是数学的。这符合大多数人对于时间流动的感知。
钟表是一种计时仪器。
然而,20世纪早期相对论问世以来,相对论时间已纳入物理学的范畴。相对论考虑
了诸如快速运动物体的时间膨胀、处于极端重力场中的物体的重力时间膨胀现象以及时间实际上只是四维时空的一个元素的`重要观点。
位于塔干洛的水平日晷
至少在理论上相对论也考虑到了时间旅行的前景,有几种情况考虑到了时间旅行的理论基础。理论上甚至还有比光速更快的时间旅行粒子,如快子和中微子。时间旅行的概念也引发一些悖论,它的可能性和物理实用性受到许多物理学家的质疑。
棒形和环形佯谬是相对同时的一个例子。棒的两端在左侧静止参考系同时穿过了环,但棒的两端在右侧的静止参考系分别位于环的两边。
20世纪前半叶量子力学彻底改变了物理学,到目前为止它仍然代表了宇宙中我们所拥有的最完整和最精确的模型。时间也许不是量子理论中的核心概念,就如同经典物理学中也没有所谓的“量子时间”这样的东西。例如,时间似乎并不像现实的其他方面那样被分割成离散的量子。
然而,对量子理论的不同解释(例如哥本哈根解释,许多世界的解释等等)确实对我们理解时间有一些潜在的重要影响。
1927年第五次索尔维会议,此次会议主题为“电子和光子”,世界上最主要的物理学家聚集在一起讨论新近表述的量子理论。
大多数物理学家都认为,时间有一个开端,它是以138亿年前的大爆炸为衡量标准形成的。时间是否、如何以及何时会在未来结束,是一个更为开放的问题,这取决于对宇宙最终命运的不同看法,以及其他像这样的思维扭曲概念。
时间之箭,是指时间的单向或不对称,不论是现在,走向未知和不确定的未来,都使我们本能地感觉到时间从固定不变的过去向前运动。这个想法来源于物理学,特别是热力学第二定律,虽然其他领域也有关于时间之箭的想法。
如何理解时间的定义2
时间(Time)是物质的运动、变化的持续性、顺序性的表现,包含时刻和时段两个概念。时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数,确定时间,是靠不受外界影响的物质周期变化的规律。以地球自转为基础的时间计量系统称为世界时系统。日、月、年、世纪的时间计量属天文学中的历法范畴。
现代宇宙学理论认为,宇宙大爆炸“之前”没有时间可言。“永远向前”指时间的增量总是正数。时间表达物体的生灭排列。“时间”简称“时”。时间就是物质的运动和能量的传递。
时间是一个较为抽象的概念,是物质的运动、变化的持续性、顺序性的表现。时间概念包含时刻和时段两个概念。时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数,确定时间,是靠不受外界影响的物质周期变化的规律。例如月球绕地球周期,地球绕太阳周期,地球自转周期,原子振荡周期等。阿尔伯特·爱因斯坦说时间和空间是人们认知的一种错觉。
时间是地球(其他天体理论上也可以)上的所有其他物体(物质)三维运动(位移)对人的感官影响形成的一种量。就21世纪的物理理论来说,时间是连续的、不间断地,也没有量子特性。一些至今还没有被证实的,试图将相对论与量子力学结合起来的理论,如量子重力理论、弦理论、M理论等,预言时间是间断的,有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。
此时间知觉的英文为time perception,其中perception是感知的意思。在心理学中,区分感觉和知觉的关键在于,前者偏重于描述对事物个别特征在感觉通道的客观反映,而后者则偏重于描述事物作用于个体心理的整体主观印象。本文讨论的时间感偏向于后者的解释,故下文中均使用“时间知觉”来指代这一过程。
人类的第一项伟大发现
丹尼尔·J·布尔斯廷(Daniel J。 Boorstin)在他的著作《发现者》中提到:“人类第一项伟大发现便是时间”,这是他讲述人类文明史三部曲中的第一曲,奏响的是人类探索世界和自我的宏伟史诗。远古时代的人们从自然星象的更迭变化领悟时间的奥秘,于是他们得以计算节气时令,春耕秋收;
也从自己和身边人身体的成熟衰老中感知时间的流逝。于是他们学会与时间赛跑,赶在生命尽头之前创造更多的个人价值。人们留下图腾崇拜,建立宗教信仰,试图冲破时间筑就的囚笼,超越生死追寻来世;人们发明语言文字,迎着时间的洪流,记录和传承人类文明的史诗。正是对时间流逝的体验和知觉,驱动了人类的进步和演化乃至文明的建立,时间无愧人类的第一项伟大发现。
但是,时间究竟是什么?我们又是如何知觉时间的呢?
事实上,我们每时每刻都在以我们体察不到的方式知觉时间。援引一下现代汉语词典对时间的定义:“时间是物质的运动、变化的顺序性、持续性的'表现”。通过这个定义,我们可以把握到两个关键点,时间具有顺序性和连续性,对应到我们对时间知觉的两个最基本方面——即时序知觉(perception of temporal order)和时距知觉(perception of temporal duration)。
时间的顺序和因果的迷思
时序知觉描述了我们对事件发生先后顺序的知觉。举个例子,“感到饥饿”这个事件一定发生在“去吃饭”之前,而“有饱腹感”这个事件一定发生在“吃过饭”之后。
事实上,仅仅是例子中的“去”和“过”这样的词,也隐含了时间顺序性的秘密。另一个例子是我们对语言的使用和理解,“时间”大家都很好理解是什么意思,但是“间时”则是一个难以理解的假词。而在口语中这样的例子会更直接,因为我们对音节的处理似乎已经打上了根深蒂固的时序印记。
其实本章的小标题已经给出了答案,那就是“因果”。上面吃饭的例子很好理解由时序关系体现的因果,“因为饿,所以吃”以及“因为吃,所以饱”。这种对事件间因果联系的推理和认知,正是由我们对时间的一维线性知觉模式所导致的。在这个前提下,我们可以试想一个没有因果关系的世界。
好在已经有更有想象力的人为我们做了类似的事情,帮助了可能难以想象的我们。在姜峯楠(Ted Chiang)的小说《你一生的故事》里,他描绘的外星生物七肢桶的思维中,我们能些许感受到没有方向的时间。
七肢桶没有线性时间的概念,在它们的思维里,事件的发生不存在先后关系,也并不依赖因果联系。它们一生的故事如同电影的胶片,全都未经雕琢、毫无保留地在它们的“大脑”不断重映,未经历的已然发生过。
七肢桶的非线性时间思维并非作者天马行空的想象,而是有其来源。其实休谟(David Hume)很早就对因果问题提出过他的思考,他认为我们所认为的因果联系无非是感官经验上的连续性导致的,而事件发生时的“恒常联结”却是我们无法察觉的。而对这种因果联系的认识便是基于我们知觉时间的本能。
如果我们丧失了时序知觉的本能,那么我们知觉到的世界也许早已尘埃落定,只等我们去经历和感受。在那个世界里,我们的大脑无需再对环境进行预测和控制,那么秩序和文明建立的动力源于何处,我们还未可知。
已有很多实验研究结果表明,我们并非天生的计时者,这种知觉的魔术时时刻刻都在上演。在《大脑是台时光机》一书中,有一章介绍了一些在历史上真实进行的隔离实验。在这些实验中,参与者被要求在与日常生活完全隔离野外山洞或特制的实验室中独自生活几天到几周不等,在实验过程中,他们无法获得任何有关外界世纪时间的线索或信息。
结果发现,绝大多数参与者被剥夺了来自于外界的计时线索后,都产生了一种奇怪的“时间膨胀感”(time dilation),他们认为实验持续的时间都比实际的时钟时间短了20%-40%。
总之,实验室结果表明,在脱离了外部的计时工具之后,我们对时距的知觉变得如此不可靠,以至于我们不得不承认——人类并非天生的计时者。