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

  • 雄安新区:夏日风景正当时

  • 广西:科技赋能“放蜂治螟”护蔗区

独家策划

推荐阅读
近日,中国科学院南京地质古生物研究所科研人员对约4.36亿年前的志留纪早期腕足动物化石居群展开深入研究,首次揭示了这些远古海洋底栖生物如何利用刚毛来维持彼此间的“社交距离”
2025-07-24 03:15
在广袤的田野上,每一抔泥土都隐藏着一个微观的奇妙世界——数量庞大、种类繁多的微生物。
2025-07-24 03:15
雄伟的跨海大桥、海中的钻井平台……人类的脚步正延伸向深海。
2025-07-24 03:15
“孙女给我请了一个24小时‘家庭药师’,就在我的手机里。边聊天,边指导我用药,省心安心、方便管用!”视频中的高奶奶高兴地说。
2025-07-24 03:15
“中试”即中间试验,是科研成果从实验室跨越至生产线的关键桥梁。中试成功与否,对科技成果的转化和产业化具有重要意义。
2025-07-24 03:15
8月1日—8月30日,为市民带来国防科普与沉浸式军事体验的盛宴。
2025-07-23 15:19
如果未来20年我们能造出通用量子计算机,它将提供一种革命性的计算能力。
2025-07-23 09:20
在广州,年过八旬的老太太小心地穿上助行外骨骼机器人,在设备辅助下轻松登上楼梯。曾经科幻电影中的场景,正发生在我们今天的生活中。
2025-07-23 02:40
“智能电网可接纳高比例新能源”“地下空间深度开发与空中慢交通系统立体分流”“太空超大型设备实现在轨制造”“生态标签农产品比例提至40%以上”“脑机接口技术为脑功能损伤患者的康复带来福音”……
2025-07-23 02:40
中国林业科学研究院刘世荣院士团队日前发布“气候智慧型适应性造林”新范式,构建起气候—树种—立地精准匹配体系
2025-07-23 02:40
近日,中国农业科学院作物科学研究所小麦大麦优异种质资源发掘与创新团队在一种小麦野生近缘种——冰草中鉴定出一个可调控穗粒数的关键基因AcRR1
2025-07-23 02:40
22日17时37分,随着330千伏玛玉二线结束试运行,330千伏玉树第二回线路工程宣告正式投运。
2025-07-23 02:40
中国互联网络信息中心7月21日发布的第五十六次《中国互联网络发展状况统计报告》显示:截至今年6月,我国网民规模达11.23亿人,互联网普及率达79.7%,越来越多群体共享数字发展成果。
2025-07-22 10:35
“对承担国家、北京市6G重大科技攻关任务的企业,给予1:1配套、最高3000万元资金支持。”
2025-07-22 02:35
从西北农林科技大学获悉,该校国家肉牛改良中心主任昝林森团队联合相关科技企业,成功研发“中国黄牛1号”50K育种芯片并正式对外发布。
2025-07-22 02:35
由中铁二院勘察设计的中老铁路开通运营三年多来,发送旅客超5000万人次,货运量突破6000万吨,客货运输实现量效双增。
2025-07-22 02:35
发展新质生产力是百年未有之大变局下我国重要战略举措,它主要由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生。
2025-07-22 02:35
中国地质大学(武汉)地质过程与成矿预测全国重点实验室研究员赵来时介绍,钕黄河矿是黄河矿的富钕端元矿物,隶属于稀土碳酸盐矿物家族,具有独特的钕元素富集特征。
2025-07-21 09:46
很多人第一次听到“超导”,可能会觉得陌生。简单说,超导就是某些材料在特定条件下电阻突然消失的现象。
2025-07-21 09:40
雨又下了一夜,太阳终于爬上了大娄山。贵州省遵义市湄潭县种粮大户王建全望着绿油油的稻田却犯了愁:“雨水多,禾苗长得快,可田里的稻飞虱太多了,恼火呦!”
2025-07-21 02:45
加载更多