爱因斯坦为何不给时间下定义?时间只是人的感觉还是真实存在?

Mark wiens

发布时间:2020-04-14

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爱因斯坦为何不给时间下定义?时间只是人的感觉还是真实存在?拍人像镜头

原标题:爱因斯坦为何不给时间下定义?时间只是人的感觉还是真实存在?

牛顿在《原理》一书中,爱因斯坦在关于狭义相对论和广义相对论的论文中都讨论了时间问题,但时间到底是什么?科学界到目前为止仍然没有统一的定义,由此可见,要回答时间是什么,不是一件容易的事。

时间是一种感觉

有一个理论认为时间只是人的一种感觉。任何存在于人类头脑中的关于客观世界事物的概念,本质上都来源于“感觉”的实际经验。这一点我们可以通过这样一个实验加以验证(道义上这个实验不能做)。将一个婴儿放在看不见“月亮”的房间中抚养长大,并且在成长过程中不给予任何关于“月亮”的信息,18年后问他“月亮”是什么?他肯定无法回答,因为他从来没有关于“月亮”的感觉经验。

所以要回答时间是什么?首先必须从人类对“时间”的感觉经验谈起。人类对“时间”的直觉来之对周而复始的自然现象前后出现顺序的感觉。顺序在前叫早,顺序在后叫晚。时间长短的感觉,由周而复始现象出现的次数获得。如:秒针滴答一次为一秒,两次为两秒,白昼和黑夜交替一次为一天,交替两次为两天,以此类推。

那么“物质的周期运动”是时间直觉的唯一来源吗?答案是肯定的。因为只有物质运动可以产生时间直觉,物质运动唯一地分成周期运动和非周期运动,而非周期运动的时间长短的直觉是通过对小周期运动与非周期运动的同时性比较中获得,所以无一例外地时间直觉均来源于物质的周期运动。

牛顿的时间

所有的力学理论都必须以一定的时空观为基础,牛顿力学也不例外,所以牛顿在《原理》一书开始就阐述了他对时间概念的理解:“绝对的、真实的和数学的时间,由其特性决定,自身均匀地流逝,与一切外在事物无关”。牛顿的时间通常称为“绝对时间”。普通人获得时间概念的经验是一样的。如上所述物质的周期运动是获得时间概念直觉的唯一来源,任何计时工具都是用物质的周期运动的次数计量的,任何具体的物质周期运动的周期都不可能绝对地相同,如:地球自转周期和地球公转周期。

所以具体的计时工具会有误差,但牛顿认为计时工具的误差不是由自然的时间产生的,自然的时间,也就是时钟要记录的、绝对的、真实的、数学的、客观存在的那个时间是永远均匀流逝的、无始无终的。那么我们要问:牛顿的这个判断是否正确?依据是什么?牛顿本人没有给出时间为什么是绝对时间的依据。

爱因斯坦的时间

爱因斯坦从来没有给时间下过定义,爱因斯坦是通过对相对论“逻辑起点集”的推理得到了与牛顿绝对时间不同的时间,所以这个时间又称“相对时间”或“相对论时间”,从牛顿和爱因斯坦得到时间的方法,可称牛顿的绝对时间是“形而上学时间”,爱因斯坦的相对时间是“逻辑推理时间”。

要知道时间是如何流逝的?必须进行时间的比较,爱因斯坦在1905年的《论动体的电动力学》一文中认为所有的时间比较都必须建立在同时性的比较上。而在不同地点的时钟的同时性比较,与信息的传递速度有关。可以证明只有当信息传递速度为无限大时,标准钟的同时性才与参照系无关,否则同时性将与参照系的运动速度和钟的地点有关,彭加勒在爱因斯坦之前就有同时性不是绝对的思想。

爱因斯坦证明了如果“信息传递的最快速度不是无限大”,那么依据同时性比较的运动标准钟,就会产生动钟变慢效应,也就是时间不再均匀流逝,这样就产生了“相对论时间”,洛伦兹变换给出了相对论时间的具体数量关系。相对论时间不是直接来源于对时间的直觉,而是逻辑推理的结果,所以比较难以理解。但相对论的理论预言能很好地符合实验,相对论效应被证明是客观存在,所以相对论是正确的。

牛顿得到时间概念的方法是形而上学方法,爱因斯坦得到时间概念的方法是逻辑推理方法。牛顿力学和相对论都很成功,从这一点看形而上学方法和逻辑推理方法都有合理的一面。物质是时间和空间相关的桥梁,当空间中一无所有时,即在绝对空间中,时间和空间是无关的,只有在物质空间中时间和空间才相关。到底时间属于物质?还是只存在于人的概念之中还须后人继续研究了。

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