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光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

类别:社会 发布时间:2024-06-15 09:43:00 来源:科学认识论

首先我们需要划分一下对时间的分类,这篇文章只阐释物理学上的时间。如果你是唯心论者,那么可能会感到突兀。

在物理学上,时间是真实存在的,这不为人的意志而改变。

事实上,很多人并不理解时间的概念,他们只是用粗略地用生活经验度量时间,并认为时间只是人脑抽象出的一种概念。这种思想极易产生这样的疑问:宇宙大爆炸之前经历了多久?

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

甚至连哲学家康德也犯这样的错误,康德在四组二律背反中提出来如下的正反命题:

正命题:如果宇宙有一个开端,那为什么它在开端之前需要等待无限的时间?

反命题:如果宇宙存在了无限久,那为什么达到此时此刻需要无限的时间?

康德的这一组二律背反取决于绝对时空观。而霍金告诉我们:谈论宇宙大爆炸之前的时间没有意义。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

诚然如此,时间是对物质变化的度量,从宇宙大爆炸开始,宇宙诞生了物质,物质不仅有质量的属性,也有运动是属性。静止的物质永远只是相对的,而运动的物质才是绝对的。比如原子核外的电子出现在某一位置完全是随机的,真空中一直存在正反粒子对的产生和湮灭,宇宙中没有绝对静止的事物。

大爆炸之后物质总是在运动,运动带来了变化,物质的变化就是用时间来度量的。宇宙大爆炸之前没有物质,没有变化,所以就没有时间。或许人的意识无法理解“没有时间”,所以总是想用因果观理解宇宙大爆炸之前的样子,就比如问南极之南是什么一样,这种没有定义的事物是没有意义的。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

你可以认为时间是人脑的抽象概念,但是你不能否认时间的本质是物质的运动体现。时间只是一个名词,这个名词对应的意义是物质的运动。所以从这点来说,时间是不为人的意志而转移的。

曾经有人问我“力是真实存在的吗?力是人发现的,还是发明的一种概念”。

事实上,力这个词的确是发明的,而力的本质是物质的相互作用,是客观存在的。所以,物质的相互作用是发现的,只不过给“物质的相互作用”起个简单的名词代替之则为简便一点,这个词就是“力”。所以一般认为“力”是发现的更为合适。

现在搞清楚了物理学上时间的概念,那么我们就进入到更深的知识面

在经典物理学中,时间是绝对的,均匀地流逝着,不受物质运动的影响。宇宙中所有的角落和地球共享同一套“时钟”。

1905年,狭义相对论横空出世,我们才明白宇宙并没有统一的时间度量衡。相对运动快一点的天体时间就过的慢一点,反之则时间就快一点。这时候我们已经知道时间的流逝和物体的运动速度密切相关。

1916年,广义相对论正式发表。这时候我们除了知道运动会影响时间,还知道了质量也会影响时间。质量大一点的天体,其周围的时间流逝会比质量小一点的天体过得慢。

在很多科幻电影中,我们可以看到宇航员为了进入到未来,会驾驶飞船在黑洞视界外溜达一圈再回来。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

黑洞的大质量更显著地扭曲了周围的时空,宇航员在这种极度扭曲的时空内停留,其时间相对于地球来说就慢了很多。可能在黑洞周围停留一天,再回到地球已经是一千年后了。黑洞周围时间流逝的快慢程度取决于黑洞的质量大小和距离黑洞视界的位置。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

通过学习上面的知识,我们已经明白了宇宙中没有统一的时间量度。

那么我们该如何定义时间呢?

相对论给出的答案就是利用参考系,通过参考系我们就可以建立起局域的时间体系。

比如地球上的时间流逝几乎是一样的,这是由于我们统一用太阳和月球作为参考系。

但是有人会质疑到:宇宙没有统一的时间概念,那为什么科学家可以计算出宇宙的寿命为138.2亿年呢?138.2亿年难道不是统一时间概念吗?

这是由于宇宙空间一直在膨胀,那么在越来越早的过去,天体之间的距离就是在收缩,直到缩小到一点。所以宇宙中所有的天体有统一的起点,从这个起点上就可以构建出出宇宙寿命的“通用”时钟。

光线本身存在时间吗?

我不能给出具体答案,因为时间对于光来说没有意义。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

我们目前对时空关系的认识取决于狭义相对论。而狭义相对论的基本公设来自于麦克斯韦的光速不变的理论预言。

光速永恒不变意味着不管是什么样的观察者,看到的光速都是一样的。如果你要测量一个手电筒发射出的光子上的时间流逝情况。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

那么你就必须和光子保持同样的速度观测它,但是狭义相对论的推理是:有静止质量的观察者运动越快,质量就越大,所维持加速运动的能耗就越大,当你越接近光速运动时,需要的能量就越多,甚至用上全宇宙的能量都不足以把你加速到光速。所以理论上是不允许你观察光子上时间流逝的情况。

抛开理论,在纯思想上你可以想象:如果你作为观察者达到光速,并观察到光子,那么你和光子就保持相对不变了,所以你看到的光子就是静止的。那么你得到的结论就是:光子没有时间或者说时间静止。

光线本身存在时间吗?光子上的时间是否静止?

但是这种纯思想上的实验依旧会产生悖论。因为当有静止质量的你达到光速,那么相对论就土崩瓦解了,光速不变就错了,那么你还在用相对论的知识体系理解光子的时间流逝就毫无意义了。

时间并不适用光,光没有时间概念。

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