点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

时间从何而来?

来源:光明网2021-01-14 11:28

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  上下四方曰宇,古往今来曰宙。请随我们进入“时间”的故事。

  时间是什么?时间从何而来?

  这是很多人都在思索的问题,也有很多人对时间表示疑惑,不知道为什么会有时间。在科学和技术上,时间的概念非常明确,就是人们为了分辨事件先后顺序而设定的一个坐标。这个问题的解释要从宇宙的起源开始。

  宇宙大爆炸

  宇宙创生之前,没有空间也没有时间,只是一个“点”。这个“点”的体积无限的小,但质量非常大,引力也异常的大,以至于连光线都被吸在里面发不出来。人们目前所知道的物理定理在这里都是失效的,我们把这个“点”叫做奇点。 奇点静静的漂浮在那里,没有人知道它为什么在那,也没有人知道它要干什么。 突然,“砰”的一声,奇点爆炸了,这下可热闹了!原子核、电子等形成物质的各种基本粒子,一个接一个的产生了。这些粒子相互碰撞、相互结合、相互分离,慢慢的产生了各种物质。随后,我们现在看到的星系也逐渐产生了。由于爆炸的冲击,这些星系一个接一个的远离爆炸的中心。

时间从何而来?

图1. 奇点大爆炸(图源:作者) 这个过程,就好似推翻的多米诺骨牌一样的连锁反应,一个事件导致另一个事件发生,然后慢慢的,就形成了我们的这个宇宙。

  “时间”的提出与定义

  在宇宙演化一百三十多亿年后,产生了人类。从此,这个宇宙就不平静了。有一天,两个人遇到并激烈的争论起来,因为有一件事,他们统一不了意见。一个人说:“是这朵黄色的花先开的,那天我打死了一只野猪。” 另一个说:“是这朵红色的花先开的,那时候我正在这朵花旁挖地。”

时间从何而来?

时间从何而来?

图2. 提出“时间”的原因是比较先后顺序(图源:作者)

  他们争论了好久都没能统一,只好去找族长,看族长有没有什么办法分出先后。族长听了沉默不语,仰头看着天空,静静的想了好半天,语重心长地说:“出现这个问题也不奇怪,那是因为我们没有定义出时间。如果有了时间,我们只需要说出每件事发生的时间坐标,就可以比较它们发生的先后顺序了。” “那么,族长,我们为什么不创造“时间”呢?” “是呀!人类需要一个时间。”

  1、时间的性质族长开始忙碌起来,他要创造时间!族长集中了部落里的几十位先知,成立了一个时间局。经过他们绞尽脑汁的思索与冗长的讨论后,给出了时间的三条性质:

  第一条:时间的作用是打标记。制定时间是为了要干什么?就是为了给一个事件打标记。通过比较两个事件的时间标记,就可以知道事情发生的先后顺序。 第二条:时间要被大家所承认。首先,我们部落内部的活动,大家要使用同一个时间标准。如果不使用同一个时间标准,譬如张三和李四,那么他两人对同一个事件的标记就无法进行比较,如此就失去了时间的意义。

  其次,等将来我们几个部落之间有相互交流的话,部落相互之间使用的时间,也要一致!这样,部落之间才有对事件进行比较的可能。等将来部落扩展到全球,那就要统一全球的时间标准。 第三条:时间要能测量。我们制定一个“时间”,想让大家都能用上,那就需要大家都可以测量到它。如果人们测量不到,那又怎么能够用呢!

  2、时间的要素把时间的性质搞清楚后,时间局的任务马上就能完成了。他们很容易就确定了创造时间的方法:选一个起点,再选一个周期现象,对这个周期现象进行累计,这就是“时间”。

时间从何而来?

图3. 时间具有两个要素(图源:作者)

  时间的起点与周期

  起点的选定比较容易,可以选用某一个伟人的生日,大家后来同意确定使用耶稣的生日。至于周期现象,则让大家费了一番功夫。 树上的年轮一年长一圈,这就是一种周期现象。但大部分人并不同意使用这个周期现象,因为观测这个现象要把树砍断,难度较大。 喇叭花每天早上开放,也是一种周期现象。但冬天就观察不到这个现象了,因为不持久,所以很多人也不同意。 族长家后院有个泉水,常年累月的滴水,一滴一滴的,也是一种周期现象。但由于这个泉水在族长家,其他很多人都观测不到,也被否认了。 最后,大家一致同意,用“日”这个周期现象:太阳升起一次就是过了一天。这种周期现象较为容易观测,也能被大家所接受。这样,时间就产生了! 人们在非常长的岁月里,都在使用这种由太阳得到的时间标准进行生活。直到科技发展,人们需要更加精准的时间,才转而使用其他的周期现象,使时间的产生更加容易把控,精度更高。

  结语

  这就是时间起源的故事。人们定义出一个时间尺度,利用这个尺度作为比较事件发生先后的依据。这个时间尺度可以一直向前推到宇宙大爆炸,向后推到宇宙结束,这就给出了所有计时器具都必须遵守的参考标准。所有的计时器具都按照这个标准进行校准,这就把时间的产生转化为时间的测量。

  作者简介:李孝辉,中国科学院国家授时中心研究员,博士生导师,国家卫星导航重大专项专家组成员,主要研究时间频率测量、时间同步、卫星导航。陈瑞琼,中国科学院国家授时中心副研究员,博士,主要从事高精度时间频率测量、改进的卫星共视法研究、标准时间频率远程复现等方面的研究工作。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见泰国总理佩通坦

  • 习近平会见新加坡总理黄循财

独家策划

推荐阅读
一声战机轰鸣划破长空,一柄银色利剑直冲天际。此次歼-35A敢于摘掉面纱公之于众,不是因为它不再神秘,而是因为它拥有基于实力、能力、国力上的强军自信与大国自信。
2024-11-15 09:20
我国科学家目前已完成八条全球主要海沟深渊的载人深潜科考,创造多项世界载人深潜作业和科考新纪录,在深渊深海地质、生命与环境科学领域取得了一系列原创性重大发现和科考成果。
2024-11-15 09:16
我们必须坚持科技创新的战略先导地位,开辟新领域新赛道,在全球科技竞争中抢占先机,在新兴产业、未来产业发展中赢得主动权。
2024-11-15 09:12
该项技术由华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心与东方电气集团东方电机有限公司、东莞磁脉电气科技有限公司合作完成。
2024-11-15 09:12
120公斤推力级涡喷发动机KP12可配装多用途无人机开展灾情监测、空中消防、物资投送、通讯中继等。
2024-11-15 09:11
可满足海洋、减灾、气象等多个行业的业务需求。
2024-11-15 03:20
日前,《细胞》杂志在线发表了华中农业大学教授严建兵团队的最新研究成果,揭示玉米籽粒脱水的分子机制,为快脱水宜机收玉米品种的培育奠定重要基础,我国宜机收玉米品种培育有望进一步“提速”。
2024-11-15 03:20
日前,北京理工大学张军院士团队首创片上光谱复用感知架构,自主研制了国际首款百通道百万像素高光谱实时成像器件,其光能利用率创造了世界纪录。相关成果日前在《自然》期刊发表。
2024-11-14 04:55
中国石化在天津南港正式投用国内首座冷热能互换站,年处理能力超260万吨。
2024-11-14 05:05
13日,全球首个吉瓦级海上光伏——国家能源集团国华投资山东垦利100万千瓦海上光伏项目首批光伏发电单元成功并网,成为全球率先成功并网的最大海上光伏项目。
2024-11-14 05:05
当前,我国全面推进乡村振兴的基础扎实,农业现代化正向纵深迈进,更需要铆足干劲、再接再厉,大力提升农业发展的质量和水平。
2024-11-14 04:45
北京大学郭雪峰教授、山东大学李延伟教授和北京大学莫凡洋教授等联合研究团队,通过在芯片上对开环易位聚合反应的在线调控,实现了单个聚合物的精准合成,有望为聚合物材料精准制造与有机合成领域带来革命性进展。
2024-11-14 04:55
构建具有我国特色的工程师认证制度,应从我国实际出发,形成一个由政府人才综合管理部门主导,由产业部门、企业、院校、工程界和专业社会组织紧密合作、合理分工的治理体系。
2024-11-14 04:55
近日,由中国企业承建的南非最大的可再生能源项目——红石100兆瓦塔式熔盐光热电站顺利实现并网发电。
2024-11-14 06:10
世界气象组织在《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》)第二十九次缔约方大会(COP29)期间发布报告说,2024年有可能成为有记录以来最热的一年。
2024-11-13 09:47
在刘汉龙指导下,肖杨凭借在微生物加固土体力学领域的丰富研究成果,获得国家杰出青年科学基金资助。
2024-11-13 09:46
到点自动发车、区间自动运行、到站自动对标停车、车门站台屏蔽门联动开启……京张高铁在全球第一次实现了运营时速350公里的有人值守自动驾驶。
2024-11-13 09:40
中欧科技合作“龙计划”2024年海洋遥感高级培训班日前在海南三亚开班。在11日上午举办的开幕式上,近30位国内外遥感领域知名专家和近60位来自海洋遥感领域优势科研院所与高校的青年科研人员共同参加活动。
2024-11-13 09:39
近年来,北京涌现出一批新能源、人工智能、智能制造、先进制造等领域的高科技民营企业,目前已逐渐形成技术和品牌优势。
2024-11-13 09:40
记者从国家国防科技工业局获悉,在12日开幕的第十五届中国航空航天博览会上,国家国防科技工业局、国家航天局“中国军工”“中国航天”展台亮相。
2024-11-13 09:39
加载更多