絕對時間

絕對時間

絕對時間是指在牛頓的時空觀中,時間是絕對的,與任何特殊的參考系無關,靜止安放在不同慣性系中的時鐘,對同一運動過程的計時結果是相同的。

基本介紹

  • 中文名:絕對時間
  • 定義:絕對的、真實的數學時間
  • 定義:不依賴於任何外界事物
  • 定義:永遠均勻流動的
定義,測量,牛頓的絕對時間,不同的觀點,愛因斯坦和相對論,總結,參見,

定義

絕對時間(Absolute time)是不會隨著任何外部的作用或觀察者改變。相對時間(Relative time)則是會隨著外部作用或觀察者而改變,可以透過量測物體的運動的絕對時間差來決定。
根據上述的概念,可以發現絕對時間其實是不可測量的且感受不到的,牛頓認為絕對時間只能由數學的形式表達,而人類也只能透過物體的移動來觀察時間的消逝。
舉一個例子來說明,如果有一個人要測量100米短跑,那么我們可以自由的選擇當此人在起點的時刻為0秒,但此時絕對時間為多少我們不得而知,然後以碼錶測量此人在通過終點經過的時間,便知道此人衝刺100米所需要的時間。此過程中,我們一概不知起始的和終止的絕對時間,我們只有測量絕對時間差。

測量

萊布尼茲(Gottfriend Wilhelm. Leibniz,1646~1716德國數學家、物理學家)認為,同時間相比。事件要更為基本;那種認為沒有事物時間也會存在觀點是荒謬的。在他看來,時間是從事件引出來的,所有同時性事件構成了宇宙的一個階段。而這些階段就象昨天、今天和明天一樣,一個緊接著一個。萊布尼茲的這種相對時間的理論,在今天看來似乎比牛頓理論更能為人接受,因為它更符合現代物理學的發展。

牛頓的絕對時間

牛頓伽利略又前進了一步。牛頓認為,同亞里士多德的“理論”恰恰相反,如果沒有什麼別的東西阻止,運動著的物體決不會靜止。下落的石頭所以會落到地面不動,是因為受到地球的阻止;馬車所以停下不走,是由於車輪同路面之間有摩擦力,在一條光滑水平的路面上,具有無摩擦軸承的馬車,將會一直滾動下去。因此,牛頓指出,力對於物體的作用,只是使它的運動速度隨時間發生變化。這個變化的量稱為加速度,它正比於作用力的大小。這就是牛頓運動學第二定律。
牛頓的運動定律,連同他在1684年導出的萬有引力定律,奠定了經典物理學的基礎,對當時和後來的自然科學的發展都有很大影響,直到今天仍被廣泛套用,繼續發揮著巨大作用。但是,應該看到。牛頓定律是以這樣的概念為基礎的:用以測量運動的時間是一種均勻流逝的“絕對時間”。

不同的觀點

歷史上,也有其他物理學家對於牛頓提出的絕對時空抱持不同意見。萊布尼茲認為空間只有在有參考點的時候才有意義,時間只有在有物體運動的時候才有意義。喬治·貝克萊猜測,在沒有參考點的情況下,不能說一個球體在旋轉,或是2個用繩子連線的球體相對它們的共同質心在旋轉,至多說是其中一個球體相對另外一個球體旋轉。
伽利略變換給出在不同慣性坐標系之間的變換關係,這代表絕對時空的說法其實是不必要,因為我們只需要選定一個慣性坐標系,便可知道在其他慣性坐標系的結果,而且沒有一個慣性坐標系可以被獨立出來。
另外,恩斯特·馬赫提出馬赫原理,當中的內容提到,在沒有參考點的情況下,討論物體的慣性是沒有意義的,也再次說明絕對時空是不必要的概念。馬赫原理隨後在愛因斯坦關於廣義相對論的論文中被強調且命名。

愛因斯坦和相對論

時間和空間一直被認為是2個獨立的物理量,直到狹義相對論被提出,狹義相對論賦予時空新的概念,其中相對同時的出現否定了絕對時間的存在,因為事件發生的時間跟觀察者的速度還有事件發生的位置有關係。
廣義相對論更進一步用測地線的概念建立時間和空間的關係。此時,時間和空間的關係變得更為具體。

總結

牛頓絕對時空的概念,因為“絕對”的物理量本身不可測量,加上“相對”物理量,雖然隨著觀察者改變,但是不同觀測結果之間存在直接的變換關係,而變得不必要。

參見

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