时刻是不是时间?
这个问题,我想作为高中物理老师谈谈看法。 首先我们来说什么是“时刻”?“时刻”是从相对论中衍生出来的一个概念(或者叫做“名词”),它的定义是: “时刻”是一个没有大小的“点”,它不能独立存在,只能依附在时间之上。说得更通俗易懂一些,可以把“时刻”想象成电影画面上的一个个点,只有把许多个点连起来,才能组成电影的画面,如果没有了这些点,也就没有了画面。
再来说说什么是“时间”呢?根据狭义相对论,有一个很好玩的公式可以计算“时间”: T'=\frac{T}{(1+v^{2})^{\frac{1}{2}} (1) 其中,T表示某个事件在惯性参考系中的“真实”时间(也叫“固有时”),而T'则是这个事件在运动参考系中的“测量”时间。当物体以光速运动时,根据狭义相对定律,T'=0,而这也就意味着“测量”到的“时间”消失了!所以有 (2) 式子(1)和式子(2)告诉我们,对于运动的物体,它的“时间”是可以“消失”的。
但是我们不能说“时间”真的“没有了”,从公式本身我们可以看出,虽然“测量”到的“时间”消失了,但物体的“真实”时间并没有改变;我们从另一个角度也可以理解,由于运动导致速度改变,为了维持绝对静止,我们需要施加一个作用于物体表面的力——这就是所谓的“钟慢效应”——它必然会使物体的时间流逝变慢。 所以,无论你是否能够“看到”它,物体都在不停地移动、时间在不停流逝。所谓“你的火车正在飞驰而过”这句话只是相对于不同的参考系而言的。当你站在铁轨上时,你与火车的参照系不同,所以你感觉“火车正在飞驰而过”;但如果你进入火车,与你所坐的座位相对,则感觉“自己正在飞驰而过”。