試論物理學(xué)時(shí)間和空間的關(guān)系-全文預(yù)覽
【正文】 我們可以得到：x39。y39。下面我們在S中記錄某一事件發(fā)生的時(shí)刻與位置，時(shí)刻記為t，位置記為（x，y，z）。）來表示，S39。（O39。如果在一個(gè)參考系中牛頓定律成立，那么我就稱這個(gè)參考系為“慣性系”。并且，絕對時(shí)空觀中時(shí)間的測量和空間的測量是相互獨(dú)立，互不影響的?！盵2]20從牛頓的觀念中我們可以看出，這里的絕對時(shí)間，是指時(shí)間的度量是絕對的，和參考系無關(guān)。這樣，我們就可以通過“坐標(biāo)系”的引入，把“空間位置”和“空間大小”這兩個(gè)空間概念在數(shù)學(xué)上表示了出來，即空間位置與空間大小用xA，yA，zA、xB，yB，zB、?l等數(shù)學(xué)量表示出來。這樣的坐標(biāo)系中，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的空間位置，就可以用3個(gè)坐標(biāo)值x，y，z來表示。我們平時(shí)說的“空間”，除了指用體積、面積、長度來度量的“空間大小”之外，有時(shí)還指的是“空間位置”，空間位置是指某物體與參照物（參考系）之間的空間距離的長度，用以度量物體之間的的位置關(guān)系。其中的體積和面積，雖然是高維度的量，但就其本質(zhì)而言，也只是不同維度（方向）中的“長度”的綜合體現(xiàn)而已，只要我們有了對“長度”的度量標(biāo)準(zhǔn)，那么我們就可以用以度量面積和體積。這樣，我們就可以通過“時(shí)間軸”的引入，把“時(shí)刻”和“時(shí)間間隔”這兩個(gè)時(shí)間概念在數(shù)學(xué)上表示了出來，即時(shí)刻與時(shí)間間隔分別用tA、tB、?t等數(shù)學(xué)量表示出來。若事件A發(fā)生的時(shí)刻記為tA，事件B發(fā)生的時(shí)刻記為tB，兩事件發(fā)生的時(shí)間間隔記為?t，則：?t=tBtA （1）此時(shí)如果?t大于零，則說明事件A發(fā)生在先，事件B發(fā)生在后。我們平時(shí)說的“時(shí)間”，有時(shí)指的是時(shí)刻，有時(shí)指的是時(shí)間間隔。在當(dāng)時(shí)國際單位制中，時(shí)間的基本單位是秒（s），是用某個(gè)指定歷元下的地球公轉(zhuǎn)周期來規(guī)定的。在亞里士多德的古代時(shí)空觀的基礎(chǔ)上，經(jīng)典物理為了更方便更簡潔的處理問題，開始引入數(shù)軸和坐標(biāo)系等數(shù)學(xué)工具，用以描述時(shí)間和空間。它基本規(guī)定了后世所有人對時(shí)間的看法。[2]選擇連續(xù)的、均勻的循環(huán)運(yùn)動(dòng)作為時(shí)間計(jì)量的單位才能保證準(zhǔn)確性的。從邏輯上講，時(shí)間是用一定的時(shí)間單位來計(jì)量，但從實(shí)質(zhì)上講，人們只能用運(yùn)動(dòng)計(jì)量時(shí)間，因?yàn)殡x開了物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)則無時(shí)間可言。他說：“時(shí)間同等地出現(xiàn)于一切地方，和一切事物同在，并且事物的變化或快或慢，而時(shí)間沒有快慢”。亞里士多德對時(shí)間的定義是：“依先后而定的運(yùn)動(dòng)的數(shù)目”，其中“依先后而定”指的是均勻計(jì)數(shù)的方式，“運(yùn)動(dòng)的數(shù)目”指的是按此方式衡量運(yùn)動(dòng)所得到的一個(gè)個(gè)數(shù)目，即“現(xiàn)在”的系列?！盵1]95這種對空間的理解既有對經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的直觀認(rèn)識，也有以此為基礎(chǔ)的抽象概括。但同時(shí)，亞里士多德還認(rèn)為空間是不能移動(dòng)的容器。這種認(rèn)識雖然片面且無嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證，但確實(shí)符合直觀經(jīng)驗(yàn)，有一定的經(jīng)驗(yàn)根據(jù)。因此，通過本篇論文的探討和學(xué)習(xí)，我們可以對人類時(shí)空觀轉(zhuǎn)變和發(fā)展有所了解，形成正確的時(shí)空觀念，增加對物理學(xué)的興趣，提升分析問題的能力。直到以牛頓、伽利略等人為代表的經(jīng)典物理時(shí)代，人們對空間和時(shí)間才具有較完整的認(rèn)識，并且用數(shù)學(xué)公式將它們表達(dá)出來，經(jīng)典物理的時(shí)空觀曾被作為科學(xué)真理興盛了兩個(gè)多世紀(jì)。 spatiotemporal characteristics。時(shí)空性質(zhì)。試論物理學(xué)時(shí)間和空間的關(guān)系電子信息工程（職師） 施家建[摘 要]時(shí)間和空間是物理學(xué)中的重要概念，本文主要從概念入手，論述時(shí)空觀在物理學(xué)中的發(fā)展過程，重點(diǎn)介紹絕對時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀，并運(yùn)用數(shù)學(xué)手段和方法對各時(shí)期的時(shí)空性質(zhì)及其局限性進(jìn)行較深層次的探討?？臻g。 space。在古代，人們對時(shí)間和空間的認(rèn)識大多是建立在主觀認(rèn)識和感性認(rèn)識上，只是樸素的認(rèn)識。雖然還有不完備之處，但仍可以說，相對論時(shí)空觀是現(xiàn)今為止最科學(xué)的時(shí)空觀。亞里士多德論述說：“離開了空間之后，任何事物都不能存在，但空間卻可以離開別的事物而存在；當(dāng)其所包圍的物體滅亡之時(shí)，空間并不滅亡；空間可在物理離開以后單獨(dú)存在，因而是可分離的”[1]96。另外，我們從直接經(jīng)驗(yàn)來看，物體從其位置移走以后，其所占據(jù)的空間還可容納別的物體，因而可認(rèn)為空間像容器一樣可以離開物體而存在。亞里士多德認(rèn)為空間分為兩類：“一是共有的，即所有物體都在于其中的；另一是特有的，即每個(gè)物體所直接占有的。時(shí)間之于事物的運(yùn)動(dòng)，恰如位置之于運(yùn)動(dòng)的事物。同時(shí)，亞里士多德還認(rèn)為，時(shí)間具有一定的獨(dú)立性。[1]128這種時(shí)間由運(yùn)動(dòng)來度量的認(rèn)識是非常深刻而正確的。他在《論天》中指出：人們可以選擇天體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作為度量一切運(yùn)動(dòng)的尺度，因?yàn)椤爸挥兴沁B續(xù)的，均衡的和永恒的”。著名哲學(xué)家海德格爾說：“亞里士多德的時(shí)間論著是第一部流傳至今的對時(shí)間這一現(xiàn)象的詳細(xì)解釋。2 經(jīng)典時(shí)空觀19世紀(jì)后期，經(jīng)典物理在理論上建立了完整的體系，在應(yīng)用上也取得了巨大的成就。計(jì)量任何物理量都必須首先規(guī)定它的單位，時(shí)間也不例外，很久以前人類就以地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間作為時(shí)間的單位，稱作一天（日）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們還制造出了當(dāng)時(shí)相當(dāng)精確的計(jì)時(shí)儀器，如石英鐘、機(jī)械停表等。在
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