嘉宾:中国人民大学附属中学物理老师李永乐
Q:什么是时间?时间到底是不是真实存在的?
A:牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中写道,“绝对的空间就其本质而言,是与任何外界事物无关的。它从不运动,而且永远不变。绝对的真实的数学时间就其本质而言,是自行均匀流逝的,与任何外界事物无关。”
牛顿在写出这句话的时候,也许并没有觉得自己发现了什么新的东西,因为这就是千百年来人们头脑中的世界。牛顿只不过把这个观念用准确的语言表述出来了。
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然而实际上,空间也好,时间也好,都是与运动紧密相关的。什么是时间呢?时间就是某种周期性的运动。例如,地球自转一周就是一天;地球绕太阳公转一周就是一年;作为时间标准的铯原子,震荡9192631770个周期就是一秒。
既然我们用物体的周期性运动来定义时间,那么当周期性运动加速或者减速的时候,时间自然就会发生变化,这就是爱因斯坦的狭义和广义相对论告诉我们的。
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狭义相对论告诉我们,高速运动的物体时间会变慢。在一列火车上煮鸡蛋,火车上感觉过了三分钟,地面上却有可能感觉过了十分钟。广义相对论告诉我们,在黑洞附近时间也会变慢。如果有人去黑洞旅游一圈,回来可能比他的儿女更加年轻。
所以,牛顿错了,并不存在绝对的数学时间,时间就是物体的周期性运动。它是与宇宙中物质紧密相关的,它可以加速,也可以减速,甚至停滞。没有物质的周期性运动,就没有时间的概念。