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时间的本质

以前写过类似的文章,本篇试图最简捷地揭露时间的本质。

首先强调一下质点的概念。在研究运动的时候,物体被抽象化为一个质点,即一个物体被看作一个整体,不考虑它的形状、大小,只考虑它的质量和运动属性。

尽管地球是一个物体,但是如果我们考虑地球的自转运动,则相当于考虑了地球的形状,或者等于把地球的自转运动描述为,地球上无数球面上的无数点,围绕地心在运动。也就是说,自转运动决不是一个物体的运动。所以,不使用质点的概念,就很容易不知不觉地造出其他物体,并影响整个对运动的研究。

物体都是运动的,每一个物体具有各自固有的运动属性。在最底层的层面上,我们如此定义物体的根本运动属性,即:

物体的根本运动属性:一个物体固有的运动状态,即为其根本的运动属性。

那么如何描述一个物体的运动属性呢?

这就需要在不同物体之间作相互间运动的比较,否则我们无法描述一个物体运动属性,就像我们必须照镜子才能知道自己的样子一样,或者用受触摸自己(这也是不同皮肤之间的相对比较)才能知道自己一样。

当两个物体之间作运动比较的时候,我们最多能描述一个物体对另一个物体的运动轨迹的变化,我们把这个一个物体对另一个物体的运动变化的轨迹叫做一个物体相对于另一个物体的相对运动过程,简称运动过程。显然过程可以用长度来表示。注意,根据定义,如果没有两个物体之间的运动比较,不构成一个运动过程。

当地球围绕着太阳公转的时候,公转一圈留下了以太阳为圆心的圆圈,所以根据我们对过程的定义,我们可以说地球相对于太阳完成了一个运动过程。因为地球的公转运动具有较强的反复出现的规律性,所以我们可以利用这一点。于是我们可以定义一个公转过程为一年,也可起任何别的名字,叫一圈也可以。注意一年的本质,是一个运动过程。当然,运动过程是两个物体之间的运动比较量,所以时间必须是相对量,这支持爱因斯坦对时间相对论,否定牛顿的时间绝对观。

同样的道理,我们可以看出“一天”的本质,它是以地心为核心,地球球面上的任意一点,做一圈圆周运动的过程长度。

 

在没有定义时间之前,可以这样描述时速100麦的汽车:在地球自转1/24期间,该汽车能行驶100公里。可以看出,速度也是一种运动过程,只是速度是一个运动过程被另一个运动过程限定或者参照的。后者被称为参照过程。我们的例子中,地球的运动就是参照过程。

从上面的分析可以看出,时间是我们推演出来的单位,绝非物体固有的。时间的本质是一个物体相对于另一个物体的运动过程。当定义了一个时间之后,如以地球自转为基础创建的时间体系(不妨称之为地球时间体系),则用这个时间描述其他物体的运动状态的时候,等于我们把所有其他物体的运动关联到地球的自转运动。值得一提的是,1)如果世界上只有两个物体,就没有必要定义时间;2)如果世界上只有一个物体,则无法描述物体的运动。

物体是永远运动的,它不能回头。你可以通过更换参照系,用不同的角度定义时间,但不能改变物体的运动宿命。

朱承太,于2007年12月27日,大连华南

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