日落是时间吗?
“日落,这个被叫作‘时间的流逝’的现象到底是怎么回事呢?” 这是物理学家关于时间和空间的经典问题之一。其实这个问题包含了两个问题:
1、什么是时间?
2、如何测量时间? 一个简单的问题往往具有神奇的魔力,它可以让人思考人生,也可以让人迷失自我……所以,当有人问你“什么是时间”的时候,千万别敷衍地回答他(她)“时间就是时间啊!”因为这样的答案对于提问者和作答者都毫无意义。
那么,什么叫时间呢? 狭义相对论告诉我们,时间是个没有实质的抽象概念:一切运动,包括运动的速度和方向,都不能够真正改变时间与空间的关系——它们不能构成一个参考系。对于任何一对互相运动的参照系来说,它们的计时器都必须以同样的方式开始走,并且以同样的速度运行。 如果时间真的是一个流动的实体,那它就应该像水一样可长可短,但现实宇宙中的所有事件却都必须同时存在——任何发生在不同地方的事件都不应该同时存在。这意味着,如果你从飞机上向下看,不应该看到同时在开的两辆汽车;同样,你也不能说一辆正在高速前进的汽车比另一辆更快到达目的地,因为它的“时间”本身并没有流动。[1]
当然,我们不可能真的从飞机上观察地面上的车辆,但我们却可以制造出类似的模拟实验来检验爱因斯坦的狭义相对论。在这个著名的双生子佯谬实验中,哥哥乘坐飞船以接近光速的速度作加速航行,而弟弟则留在地球表面。虽然他们两人年龄相等,但哥哥的“时光流逝”要比弟弟快得多。当他回到地球时,会发现自己的妹妹已经长大成人,而弟弟也已经步入中年。 这就是爱因斯坦的狭义相对论所告诉我们的关于时间的知识——时间为人人提供平等的机会。
既然如此,该如何度量时间呢? 狭义相对论认为,不存在绝对的时间;但是,不同的参照系中有相同的时间测量工具。这些工具的本质是运动的电荷产生的电磁场,由法拉第电磁感应定律所度量。在电磁理论出现之前,人们曾经用水流或气体分子运动来度量时间。现在,国际单位制中时间的基本单位是秒,它是基于电磁理论建立的。