03.05 如何理解時間和空間是統一的?

閃電54602686


往往 關於智慧的事情 要通過比喻來說明

記得毛主席的《論持久戰》裡 有這樣的說法 哲學的辯證智慧

拿空間換時間

其實就相當於質量和能量的關係

質量不離能量 能量不離物質

更進一步說 物質是運動的能量 能量是運動的物質

再一句俗語 更加精確 你可以在一段時間內騙所有人 也可以在所有時間內騙一些人 但永遠無法在所有時間內騙所有人

道理很深

靠悟~


順其自然杜科斌


這個經典的問題當然是來自相對論了,瞭解相對論的幾個常見概念不難,難的是真正理解並接受這些概念,提問題的童鞋恰好就將這個難點捅到了桌面上,下面讓我來試著幫你理解一下吧!

首先,時間與空間是統一的核心在於光速,是光速讓時間與空間之間產生了聯繫,這也是理所當然的,畢竟速度就是距離與時間的比值嘛。那為什麼說它們就發生了統一呢?這個統一的核心在哪裡呢?現在我們可以舉一個例子。

假設我有一根自然伸展100米長的彈簧,現在我在其中的一頭狠狠地敲一下,根據彈簧的彈性係數不同,敲擊振動的傳播速度也會不一樣,但可以肯定的是一定比光速甚至是聲音的速度慢得多,那麼我們就可以用眼睛直接看到振動波向遠方傳遞的過程。

那麼在這個彈簧的另一端坐著一個老爺爺,他的眼睛不行了耳朵也快聾了,但是手攥著彈簧,那麼大約在數秒之後,振動會傳到那一端,老爺爺就會按一下身邊的按鈕表示他已經收到了你的信號。

你和老爺爺之間幾乎沒有其它可以傳遞信號的方式,而且根據彈簧的彈性係數,無論你用多大的力氣傳播速度也不會有絲毫變化,那麼無論你這邊發生了什麼,都要在數秒後老爺爺才會做出反應,期間就算你這邊鬧鬼了甚至是爆炸了,老爺爺都不會有任何響應。

相信你能看得出來,我是在用這種減速的過程模擬光在傳播過程中消耗的時間,但是你可能會這麼想——這種情況的出現是因為老爺爺眼睛耳朵都不行了,如果對面換一個年輕人,他只需要看你一眼就知道你在做什麼了不是嗎?是的,因為現實世界中存在光速,它的速度快到在100米的距離上約等於不耗時間,所以我需要一個只能感知振動的老人。

其實我需要你領會的,上面這個比喻的重點在於——“你和老人之間永遠隔著數秒

這是什麼意思?我們將上面的信息歸納一下,就會發現從最初的“事件”到最後的“事件”,正是“你敲擊彈簧”到“老人按下按鈕”。老人的按不按完全由你的敲擊決定,也就是說你的行為是“因”,而老人的行為是“果”,在理想情況下二者發生關係的速度正是彈簧傳播機械波的速度。

想像一下,無論是將一枚糖放入可樂中,還是按下電燈開頭的一瞬間,或是遠方傳來的一道雷電。

從宏觀世界的“事件發生”到微觀世界的原子接觸,它們統統都是相互間的關係。“百因必有果”,我們在這裡需要換一個視角去看待這個世界,事件與事件,影響與被影響讓物質之間發生相互關係,一切的物理現象也都是這樣發生的

如果你願意從這個角度上來看宇宙,你就會明白老人與你之間相隔數秒的時間差,可以類比於萬物間相影響的時間差,

一個已發生的事件如果還沒有影響到另一個空間座標,那麼這就和沒發生一模一樣

所以,當你注視著彈簧上傳播的振動時,會不會想到這不僅僅是一次運動的過程,它就像是你與老人組成的小宇宙中的時間蔓延過程。在這個波抵達老人之前,你與老人是不處於同一個時間中的,你這邊已經發生的任何事與老人並沒有任何關係

而在我們的宇宙中,可以知道的是如果兩個不同空間點之間的任何物質或能量要發生相互影響,就一定要等待一個微小的時間差,用這個距離除以時間差我們就會發現那個非常熟悉的數值——30萬千米每秒,沒錯,正是光速。

光為什麼是宇宙中最快的速度?你可以這麼思考:其實光的本質不是要極速地在宇宙中馳騁,它一出現就想照亮全世界!但宇宙就像是遊戲中的地圖,不是在光出現之間就已經展開的世界,而是一個隨著時間的蔓延而不斷增加面積的世界,所以雖然光“

每一瞬間都已經佔滿了全世界,但是每下一個瞬間世界都因時間的蔓延而變得更大一點點”。時間不是被光速限制了,反而是光速被時間給限制了。

這就是時空是一體的理解方式了,時間反映了物理量的變化,而物理量又是由事件與影響組成的,最終我們發現事件與影響存在一個極微小的滯後性。雖然如今尚不明白原理是什麼,但這個時間蔓延的速度就是光速,所以時間與空間是統一的,是不可分割的,時間無時無刻不在蔓延,依託的正是空間上的距離。你,理解了嗎?

我是酋知魚,一個有點東西的科學作者,歡迎關注!


酋知魚


這個最開始起源於愛因斯坦的狹義相對論,再過去人類一直把時間和空間獨立的分開,時間不會影響到空間,空間也不會影響到時間,但是如果一直這樣認為,有個事情就無法解釋,那就是為啥光速永遠在真空中不變固定是c。

我們都知道速度這個物理量是相對的,必須要選參考系才有意義,光速也是一個速度,所以也應該選參考系才有意義。但是我們經過無數的實驗測量發現,光速居然不需要選參考系,一直都是c不變,這非常讓人覺得奇怪。

所以人們一直在探索到底為啥光速這麼特殊,這個問題在牛頓時期沒有解決,直到麥克斯韋的電磁理論完善後,裡面得出結論:電磁波的傳遞速度也是光速c不變,這個速度也不需要選參考系,所以光速不變這個問題變得越來越尖銳,科學家已經不能繼續迴避了。

基於以上問題,愛因斯坦就想到了一個思路:加入時間和空間並不是獨立的,而是一起的,時間和空間會相互合作,讓任何物體無法超光速,那麼這個光速不變問題就可以解決了。

所以愛因斯坦就不管光速為啥不變,直接把光速不變當成真理,看看往下推能得到啥結論。這一推不要緊,愛因斯坦發現如果把光速不變當真理往下推,居然發現時間和空間也是具有相對的。

當我們說一個物理量是相對的,我們意思是說這個物理量必須要選參考系才有意義,比如速度就是一個相對的物理量,我們說某物體速度是10m/s,是不是也得選一個參考系,而且選擇參考系不同,得出的速度也不同,你選A做參考系得出速度是10m/s,但是選B當參考系得出的速度也許是1000m/s。

當時間也有相對性後,那就表示我們談時間也需要選參考系才有意義,而且選不同參考系下得出的時間不一樣,面對同一個過程吃飯,你選A當參考系說吃了10分鐘,你選B當參考系你會發現吃了2小時,而且不同參考系下得出的時間都是對的,沒有誰是所謂標準時間。

同樣長度具有相對性後,也是要選參考系才有意義,面對同一個物體,你選A當參考系說這個物體長度10米,選B當參考系說這個物體長度是100米,且大家都是對的,沒有誰是標準長度。這就是時間和空間的統一性。時間和空間會聯合起來讓任何物體不能超光速。


小彭來給您解惑


悟空問答,有問有答,且聽大獅來答題。

提到時間與空間,我們大多數人的理解,時間是沿著直線運動的,而空間是一個三維立體的概念。但是我們的這些理解其實都是對時間和空間的誤解,真實的時間和空間其實是相互聯繫在一起的,而且時間也並非一成不變,它是一個相對的概念,換句話說,時間是可以被改變的。那麼,要理解這一切,咱們還得先從牛頓的萬有引力說起。

根據牛頓的萬有引力定律,物體與物體之間是存在著相互作用的引力的,而物體與物體之間引力的大小是與物質本身的質量和距離有關的,質量越大、距離越近的兩個物質,它們之間的引力也就越大,反之則越小。

誠然,這是一個非常重要的科學發現,但是對於引力是如何產生的,又是如何發生作用的,牛頓並沒有找到答案,他只不過是發現了這樣一個現象和規律。

雖然牛頓沒有找到答案,但是後來卻被愛因斯坦解開了謎題。

愛因斯坦的廣義相對論對於物質之間引力的產生給出了精闢而合理的解釋。

按照愛因斯坦的廣義相對論,引力的產生是由於時空彎曲造成的。這裡所說的時空是指時間和空間,也就是說,所謂的時空彎曲實則是時間和空間共同彎曲。

說到這,相信很多人意識到這裡所說的時間和空間似乎和我們日常理解的不太一樣。按咱們普通人的理解,時間就像是一條直線,從一端走到另一端,而空間也僅僅是一個三維的概念。但是按照愛因斯坦的廣義相對論,時空是平直的,任何有質量的物質都會造成時空平面的凹陷,而凹陷所形成的彎曲就會影響彎曲範圍內的物質。這些彎曲範圍內的物質會因此而代表其運行軌跡和時間的快慢。

說到這,相信很多人對於改變運行軌跡這點比較容易理解。就好比用一個四周被撐起來的大床單,如果你在床單裡放一個重物,它自然會把本來平直的床單壓得變形。如果在這個時候再向床單中投擲一個質量不那麼大的東西,你會發現,這個東西的運動軌跡會不斷地向剛才那個重物靠近,這個過程其實就跟愛因斯坦的廣義相對論描繪的場景差不多。

如果說空間扭曲產生引力這事兒比較好理解的話,那麼時間的快慢又是怎麼改變的呢?

其實,關於時空扭曲會改變其影響範圍內的物質的運動軌跡這事兒,也包括光。也就是說,在空間被扭曲的同時,光的運行軌跡也會發生改變,它會在經過被扭曲的空間範圍時產生一個弧度。而弧度內側的行進距離相對於外側來說就會短一些。而我們都知道,光的傳播速度是恆定的,所以根據“距離=光速*時間”這個公式,我們就可以推導出,弧度內側的時間必須慢於弧度外側的時間,上述的等式才能成立。這也就是說越靠近引力場的時間會越慢。

其實這一點,在《星際穿越》這部電影中也有涉及。其中有一個畫面就是當庫珀他們的飛船登錄了靠近黑洞的星球后,時間突然變慢了,他們在這個星球上度過1個小時就相當於地球上的7年,結果當他們再與同事匯合的時候,他們的同事已經老去了幾十歲。這就是因為黑洞的超大質量造成了時空的扭曲,從而使得越靠近黑洞的星球,其星球上的時間就會越慢的道理。

所以,從這個角度講,時間和空間確實是一個統一的概念。


大獅


如果時間和空間是統一的,運動就是絕對的,光速就是不變的。這就是愛因斯坦相對論的邏輯,因此時空的統一隻是相對相對論的統一,真實的時空只有相對物質的運動才是統一的。

速度的概念本是一個描述物質運動快慢的物理量,物質運動的快慢只有在同一參照系中才能得到描述。但是,愛因斯坦卻把速度概念變成了時空概念,也就是把物理概念變成了幾何概念;因此,相對論的本質就是把物理學變成了幾何學,把物理學的實驗變成了幾何推理和計算。

二十世紀的力學已經不是物理學,而是所謂時空統一的非歐幾何學。愛因斯坦也不是一個物理學家,只是個非歐幾何玩家。相對論沒有帶來任何新的物理內容,愛因斯坦只是挖空心思地將洛倫茲因子塞進牛頓力學、電動力學;只有量子力學對相對論置之不理,堅持不懈地與上帝擲骰子。


經濟相對論580


時間和空間本來是用來描述“運動”的參數,相對論徹底否定了用“上帝視角”描述運動的絕對時空概念,表明了“運動”是一種局域的內稟性質。所謂時空統一隻是物體內稟運動的參考系變換關係的一致性。

其實仔細理解“自旋”就最容易理解時空關係了。“自旋”是粒子的內稟物理量:如果說粒子有運動,那麼自旋也是一種運動,但是這種內稟運動不是時空裡的機械運動(旋轉); 同樣,粒子動量也是粒子的內稟物理量,不是機械運動理解的軌道運動(不是時空裡的位移)。 所謂光速不變,本質上是因為光子的動量是內在的,不依賴於觀察者的參考系。


手機用戶3503570243


題目的提問是一個過程中的含義,不是代表時間和空間的統一,二者是二個不同的含義。宇宙中的空間和宇宙中的時間啟源可以說是不統一的,宇宙中的空間是無限的“無”而時間是有物的出現才能有時間的意義開始。時間是由物質的出現而存在著的因素(人為的設定是第二個時間)根源,有了物質的存在才是最有效的“空間”存在著的意義,物質的運動狀態決定著物質裡面的空間和外面條件的空間,這樣來說是後續物質的運動狀態的變化過程中設定的某種時間的確立,因而產生了物質的時間長短和空間的關係是一般性的關係問題的論證,而物質的“質性”是運動的屬性和時間的長短產生了主要的對象,也就可以說空間是包涵時間變化過程的物質衡量,不是時間和空間的統一要素,但是二者在特別情況下才會有同步的巧合,因而不能作為一種理論的肯定依據作論證。謝謝你的理解!


適物


所謂時間就是微觀粒子在空間中無限無規律運動位移的結果 從微觀上沒有時間概念只有空間概念 所以二者統一就這麼簡單


xieaisu


沒有統一。時間是人類在宇宙誕生近140億年後才意造一個時間定義來量化地球的公,自轉作類生活用的。只不過自人類開始研究天文科學時才拿來套用宇宙的歷史用的,本來豪無相關。


霜葉9975


時間和空間怎麼並題相論,時間是計時計算,一時一天一年,空間是區域面積。兩個不能統一,如果非要統一,那就早晨喝糊塗,午飯吃糊塗,晚上睡糊塗,一天三糊塗。


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