試論物理學時間和空間的關(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)生的時刻與位置，時刻記為t，位置記為（x，y，z）。）來表示，S39。（O39。如果在一個參考系中牛頓定律成立，那么我就稱這個參考系為“慣性系”。并且，絕對時空觀中時間的測量和空間的測量是相互獨立，互不影響的。”[2]20從牛頓的觀念中我們可以看出，這里的絕對時間，是指時間的度量是絕對的，和參考系無關(guān)。這樣，我們就可以通過“坐標系”的引入，把“空間位置”和“空間大小”這兩個空間概念在數(shù)學上表示了出來，即空間位置與空間大小用xA，yA，zA、xB，yB，zB、?l等數(shù)學量表示出來。這樣的坐標系中，一個質(zhì)點在任意時刻的空間位置，就可以用3個坐標值x，y，z來表示。我們平時說的“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”的度量標準，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“時間軸”的引入，把“時刻”和“時間間隔”這兩個時間概念在數(shù)學上表示了出來，即時刻與時間間隔分別用tA、tB、?t等數(shù)學量表示出來。若事件A發(fā)生的時刻記為tA，事件B發(fā)生的時刻記為tB，兩事件發(fā)生的時間間隔記為?t，則：?t=tBtA （1）此時如果?t大于零，則說明事件A發(fā)生在先，事件B發(fā)生在后。我們平時說的“時間”，有時指的是時刻，有時指的是時間間隔。在當時國際單位制中，時間的基本單位是秒（s），是用某個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)軸和坐標系等數(shù)學工具，用以描述時間和空間。它基本規(guī)定了后世所有人對時間的看法。[2]選擇連續(xù)的、均勻的循環(huán)運動作為時間計量的單位才能保證準確性的。從邏輯上講，時間是用一定的時間單位來計量，但從實質(zhì)上講，人們只能用運動計量時間，因為離開了物質(zhì)的運動則無時間可言。他說：“時間同等地出現(xiàn)于一切地方，和一切事物同在，并且事物的變化或快或慢，而時間沒有快慢”。亞里士多德對時間的定義是：“依先后而定的運動的數(shù)目”，其中“依先后而定”指的是均勻計數(shù)的方式，“運動的數(shù)目”指的是按此方式衡量運動所得到的一個個數(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)驗事實的直觀認識，也有以此為基礎(chǔ)的抽象概括。但同時，亞里士多德還認為空間是不能移動的容器。這種認識雖然片面且無嚴謹?shù)目茖W論證，但確實符合直觀經(jīng)驗，有一定的經(jīng)驗根據(jù)。因此，通過本篇論文的探討和學習，我們可以對人類時空觀轉(zhuǎn)變和發(fā)展有所了解，形成正確的時空觀念，增加對物理學的興趣，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)典物理時代，人們對空間和時間才具有較完整的認識，并且用數(shù)學公式將它們表達出來，經(jīng)典物理的時空觀曾被作為科學真理興盛了兩個多世紀。 spatiotemporal characteristics。時空性質(zhì)。試論物理學時間和空間的關(guān)系電子信息工程（職師） 施家建[摘 要]時間和空間是物理學中的重要概念，本文主要從概念入手，論述時空觀在物理學中的發(fā)展過程，重點介紹絕對時空觀與相對論時空觀，并運用數(shù)學手段和方法對各時期的時空性質(zhì)及其局限性進行較深層次的探討?？臻g。 space。在古代，人們對時間和空間的認識大多是建立在主觀認識和感性認識上，只是樸素的認識。雖然還有不完備之處，但仍可以說，相對論時空觀是現(xiàn)今為止最科學的時空觀。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；當其所包圍的物體滅亡之時，空間并不滅亡；空間可在物理離開以后單獨存在，因而是可分離的”[1]96。另外，我們從直接經(jīng)驗來看，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，因而可認為空間像容器一樣可以離開物體而存在。亞里士多德認為空間分為兩類：“一是共有的，即所有物體都在于其中的；另一是特有的，即每個物體所直接占有的。時間之于事物的運動，恰如位置之于運動的事物。同時，亞里士多德還認為，時間具有一定的獨立性。[1]128這種時間由運動來度量的認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)運動作為度量一切運動的尺度，因為“只有它是連續(xù)的，均衡的和永恒的”。著名哲學家海德格爾說：“亞里士多德的時間論著是第一部流傳至今的對時間這一現(xiàn)象的詳細解釋。2 經(jīng)典時空觀19世紀后期，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。計量任何物理量都必須首先規(guī)定它的單位，時間也不例外，很久以前人類就以地球自轉(zhuǎn)一周的時間作為時間的單位，稱作一天（日）。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們還制造出了當時相當精確的計時儀器，如石英鐘、機械停表等。在
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