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那时时光

金虫 (小有名气)

[求助] 时空是什么,如何定义? 已有4人参与

时空是什么,如何定义?为什么能使物体变长或变短?物理的基础是观测,我们如何观测时空?

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那时时光

金虫 (小有名气)

“时空”首先应该只是概念,物理理论中的概念一般都是对现象的描述。比如“人”,我们观察到一种事物能形成许多现象,能直立行走,能制造使用工具,能思考并能进行语言文字交流等等,我们把这种事物定义为“人”。“人”是概念,而这个概念不能代替所指向的事物,这种事物的一个基本特征是能“被”观察。“时空”所指向的事物是什么?

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2楼2016-02-15 16:23:10
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sskkyy

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
如果要精确定义时空,只能用数学语言,但至于合不合适就要看是否与实验吻合。
时空是一个4维向量空间,其中的向量记作(x,y,z,t), 真正的时间的微元定义为ds^2 = dt^2 - dx^2 - dy^2 - dz^2 = (1- v^2) dt。 当速度v很大的时候,真正的时间ds比dt明显小,所以就是“运动的钟慢”。物理观测在历史上有很多.
3楼2016-02-15 17:33:42
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那时时光

金虫 (小有名气)

谢谢楼上的解答。我们观察时钟指针的转动,我们的观察对象是时钟指针,时间在哪里呢?是指针相对指针轴的转动吗?从理论上说,不可能有两个完全同步的时钟,那到底哪个时钟的指针的转动是时间?
运动是相对的,时钟运动的快慢也是相对不同参照物来说的。放在地表的时钟相对地表是静止的,相对空中的飞机是运动的。指针相对指针轴的转动与时钟相对别的参照物的速度有关系吗?这种关系又由哪个参照物决定呢?

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4楼2016-02-15 18:51:47
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sskkyy

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
4楼: Originally posted by 那时时光 at 2016-02-15 18:51:47
谢谢楼上的解答。我们观察时钟指针的转动,我们的观察对象是时钟指针,时间在哪里呢?是指针相对指针轴的转动吗?从理论上说,不可能有两个完全同步的时钟,那到底哪个时钟的指针的转动是时间?
运动是相对的,时钟 ...

你弄错“时钟”是什么了,它就是惯性系里面的time,并不是中文语言环境中带“指针的钟摆”,这完全是两码事。换句话说,你所在的惯性系里面肯定有一个时间,至于这个时间是怎么获取的,是看电脑显示,还是看钟表的刻度还是看原子钟,那是另外一个事情了。每个惯性参照系里面都有四个量(t,x,y,z),也就是时间一个量,空间三个量。不同参照系的这些四个量之间的关系,满足洛伦兹变换(狭义相对论)。
5楼2016-02-15 21:24:34
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那时时光

金虫 (小有名气)

引用回帖:
5楼: Originally posted by sskkyy at 2016-02-15 21:24:34
你弄错“时钟”是什么了,它就是惯性系里面的time,并不是中文语言环境中带“指针的钟摆”,这完全是两码事。换句话说,你所在的惯性系里面肯定有一个时间,至于这个时间是怎么获取的,是看电脑显示,还是看钟表的 ...

我特意提到指针只是为了方便表述。你观察电脑,钟表,原子钟,可时间在哪里?它们都有周期变化的特征,可物体具有的特征多了去了,比如圆形,方形等等。难道世上有“圆形”“方形”这种东西?它们在哪里?

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6楼2016-02-15 21:54:12
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sskkyy

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
6楼: Originally posted by 那时时光 at 2016-02-15 21:54:12
我特意提到指针只是为了方便表述。你观察电脑,钟表,原子钟,可时间在哪里?它们都有周期变化的特征,可物体具有的特征多了去了,比如圆形,方形等等。难道世上有“圆形”“方形”这种东西?它们在哪里?
...

我猜测你的问题变成了:如何探测“时间”?如果是这样的话,那就跟你当初的问题“什么是时空”已经不同了,这是两个问题。
之所以假设时间以及空间存在,是因为这和人的直觉很符合,能够和实验事实吻合。圆形方形,都可以由三维空间中的方程来描述出来,所以空间的概念比这些东西更本质。至于时间的(更深的)本质是什么,它到底是什么,由什么引起的。在目前这个阶段,已经超出了物理学或者科学研究水平与范畴。但是任何自圆其说的理论将是有趣的,如果能够被实验证实,在物理里面将是很受欢迎的。
7楼2016-02-15 23:29:59
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那时时光

金虫 (小有名气)

你把时空定义为4维向量空间。你也说过,物理中的概念要符合实验观测。你认为,我们观测到物质的变化与运动,凭直觉就应该有时间。可在物理中仅仅凭直觉是远远不够的,有没有时间,我们还要找到它,直接测量它,比如希格斯玻色子。可我们测量来,测量去,测量对象都是各种物质,变化与运动只是我们的测量结论,不是我们的测量对象。测量结论是我们建立的概念,概念不是物质,是我们对物质的认知。那4个量中的x,y,z通俗点说是长宽高,也是我们的测量结论,是物质的特征,不能脱离物质而存在。
当今的科学家认为引力波是时空涟漪,可时空到底是概念还是物质都没说清楚,我们大脑中的概念如何起涟漪呢?

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8楼2016-02-16 10:37:13
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sskkyy

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
8楼: Originally posted by 那时时光 at 2016-02-16 10:37:13
你把时空定义为4维向量空间。你也说过,物理中的概念要符合实验观测。你认为,我们观测到物质的变化与运动,凭直觉就应该有时间。可在物理中仅仅凭直觉是远远不够的,有没有时间,我们还要找到它,直接测量它,比如 ...

你也样的问题不是物理问题了。类似的可以问:可导函数是客观存在的物质还是人脑中的幻想?这跟你看问题的哲学取舍有关。物质又是什么?如何定义?文小刚曾说过信息就是物质。

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9楼2016-02-16 12:44:33
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skylarkbaby

铁杆木虫 (正式写手)

引用回帖:
3楼: Originally posted by sskkyy at 2016-02-15 17:33:42
如果要精确定义时空,只能用数学语言,但至于合不合适就要看是否与实验吻合。
时空是一个4维向量空间,其中的向量记作(x,y,z,t), 真正的时间的微元定义为ds^2 = dt^2 - dx^2 - dy^2 - dz^2 = (1- v^2) dt。 当速度 ...

受教了!弱弱地问一句:数学上定义时空只能是四维向量吗?

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我的世界,你不会懂
10楼2016-02-16 12:54:18
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