МЕНЮ

• Главная

• Обо мне

• Мои увлечения

• Мои взгляды

• Мои достижения

• Мои статьи

• Мой дневник

• Написать письмо

ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ?

            В первые годы жизни, дети тратят много времени на разбрасывание объектов по комнате. Вообще, термин "объект" с латинского переводится как "то, что брошено вперед". Психология экспериментально показала, что с помощью таких опытов дети познают концепции времени и пространства. Взрослые физики делают то же самое, когда изучают движение в университете
            Когда мы бросаем камень в воздух, мы можем определить последовательность наблюдений. Такую возможность нам дает наша память и наши чувства. Чувство слуха регистрирует звуки в процессе взлета, падения и приземления камня. Наши глаза определяют положение камня от одной точки до другой. Все наблюдения были сделаны последовательно - одни определения до других, одни вместе с другими, или одни после других. Мы будем говорить, что наблюдения воспринимаются случившимися в разные моменты и будем называть последовательность всех моментов временем

Таблица 6: Некоторые измеренные значения времени

Наблюдение	Время
Самое короткое время, которое можно измерить	10-44 секунд
Самое короткое время, которое измерялось	10-23 секунд
Время, необходимое свету, чтобы пройти длину, равную длине среднего атома	от 0,1 до 10 аттосекунд
Самый короткий полученный пучок лазера	200 аттосекунд
Время взмаха крыла фруктовой мухи	1 миллисекунда
Период пульсара PSR 1913+16	0,059029995271(2) секунд
Промежуток времени, который для человека является "мгновением"	20 миллисекунд
Средняя продолжительность дня 400 миллионов лет назад	79200 секунд
Средняя продолжительность дня сейчас	86400,002(1) секунд
От рождения до миллиарда секунд	31,7 лет
Возраст старейшего живого дерева	4600 лет
Использование человеком языка	200000 лет
Возраст Гималаев	от 35 до 55*106 лет
Возраст самых древних камней	3,8*109 лет
Возраст Земли	4,6*109 лет
Возраст самых старых звезд	13,7 гигалет
Возраст большинства протонов в вашем теле	13,7 гигалет
Время жизни ядра тантала-180	1015 лет
Время жизни ядра висмута-209	1,9(2)*1019 лет

            Наблюдение, которое считается самой маленькой частью последовательности, то есть которое само последовательностью не является, называется событием. События очень важны для определения времени - скажем включение и отключение часов это событие. А вообще, на самом деле события существуют? Запомните пока этот вопрос, а мы идем дальше.
            Феномен последовательности имеет дополнительное свойство, известное как продолжительность. Некоторые измеренные значения даны в таблице 6. Продолжительность выражает ту идею, что последовательности требуют времени. Мы можем сказать, что последовательность требует времени, чтобы выразить мысль о том, что другие последовательности могут выполняться в параллели с нашей.
            Как точно концепция времени (включая последовательность и продолжительность) можно вывести из наблюдения? Многие люди искали ответ на данный вопрос - астрономы, физики, изготовители часов, философы и психологи. Все что известно - время узнается в процессе сравнения движений. Дети, в очень раннем возрасте, получают концепцию времени от сравнения движений вокруг себя. Подростки берут за стандарт движение Солнца и называют получающееся время "местным". От луны они получают "Лунный календарь". Если они берут время точно заданной деревни на Европейском острове, они назовут его универсальной временной координатой, также известной как "время по Гринвичу". Астрономы используют движение звезд и называют результат время по эфемеридам. Наблюдатель, который использует свои часы, называет прочитанное личным временем, этот термин часто используется в теории относительности.
            Не любое движение является хорошим стандартом для времени. В 2000 году, вращение Земли уже не составляет 86400 секунд, как это было в 1900 году, а составляет 86400,002 секунды. Можете ли вы предсказать, в каком году ваш день рождения сдвинется на целый день, если время все еще считать по 86400 секунд в сутки?
            Все методы для определения времени, следовательно, основаны на сравнении движений. Чтобы сделать данную концепцию точной и полезной, было выбрано стандартное движение, а с помощью него определены стандартная последовательность и стандартную продолжительность. Устройство, которое выполяет данную задачу мы называем часами. Поэтому мы можем ответить на вопрос "что такое время" так - время - это то, что мы можем считать с часов. Заметьте, что все определения времени, используемые в разных разделах физики - все эквивалентны данному. Не существует более глубокого или фундаментального определения. Заметьте, что слово "момент" (moment) произошло от слова "движение" (movement). Язык следует за физиками в данном случае. Более того - определение времени, которое мы только что дали - последнее - оно никогда не изменится - даже на вершине горы Движения. Это на первый взгляд удивительно, ведь о природе времени написана куча книг. Вместо этого эти книги должны бы изучать природу движения! Но это и наша цель тоже. Поэтому мы разгадаем все секреты времени в процессе путешествия. Каждые часы показывают нам, что чтобы понять время, нам нужно понять движение.
            Часы - следовательно - это движущаяся система, местоположение которой мы можем узнать. Конечно, точные часы - это система, которая движется так регулярно, как это возможно, с минимальным внешним воздействием. Существуют ли идеальные часы в природе? Существуют ли часы вообще? Мы будем изучать данные вопросы в процессе путешествия, и получим интересные выводы. Пока же, однако, мы просто скажем, что так как часы существуют, то в природе существует простой, идеальный способ измерить время. Догадываетесь ли вы какой?
            Время это не только один из аспектов наблюдения - это также наш персональный опыт. Даже в самых интимных аспектах нашей жизни - в наших думах, чувствах и мечтах - мы испытываем последовательности и продолжительности. Дети учатся соотносить этот внутренний опыт времени с внешними наблюдениями и использовать свойство последовательности в своих действиях. Изучения свойств психологического времени показали, что оно (не считая малой точности) тоже задается часами. Каждый человек использует в своей повседневной жизни концепцию времени как комбинацию последовательности и продолжительности - данный факт был проверен неоднократно. Скажем, термин "когда" есть во всех человеческих языках.
            Время - это концепция, которая необходима, чтобы различить разные наблюдения. В любой последовательности мы видим, что события сменяют друг друга без конца. Но, как бы близко не находились во времени два события - все равно между ними можно поместить еще одно событие. Продолжительности, или интервалы времени, измеренные разными людьми разными часами совпадают в повседневной жизни - и более того, все наблюдатели будут согласны относительно того, в каком порядке произошли события. Поэтому время уникально в повседневной жизни.
            Замеченные свойство каждодневного времени, описанные в таблице 7, описывают то, что мы каждый день принимаем за время. Это называется Галилеево время - все его свойства могут быть описаны с помощью действительных чисел. Вообще, действительные числа как раз и были придуманы математиками так, чтобы они имели те же свойства, что и Галилеево время. Каждый момент времени может быть описан действительным числом, часто называемым t, а продолжительность последовательности событий может быть задана как разница между значениями последнего и первого события.

Таблица 7: Свойства Галилеевого времени

Мгновения	Физическое свойство	Математическое название	Определение
можно отличить друг от друга	Различаемость	Элемент набора	в 3 томе
можно расставить по порядку	Последовательность	Порядок	в 5 томе
задают продолжительность	Измеряемость	Метрика	в 5 томе
могут иметь бесконечно малую продолжительность	Непрерывность	Плотность, завершенность	в пятом томе
можно складывать	Аддитивность	Метрика	в 5 томе
не преподносит сюрпризов	Инвариантность	Гомогенность	глава 7 первого тома
не кончается	Бесконечность	Безграничность	в 3 томе
одинаково для всех наблюдателей	Абсолютность	Уникальность

            Когда Галилей изучал движение в 17 веке - еще не было секундомеров. Поэтому он построил его сам - чтобы измерять время в промежутке между долями секунды и несколькими секундами. Можете ли вы догадаться - как он это сделал?
            Мы еще увидим много интересного в Галилеевом времени в этой части нашего путешествия. Однако сотни лет пристального изучения показали, что любое свойство времени только приблизительно - и ни одно не является абсолютно точным. Но об этом мы узнаем в оставшихся частях нашего путешествия.

 |  Назад |  Содержание |  Вперед |