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

  • 开在长城上的“铿锵玫瑰”

  • “三八节”的“红色之旅”

独家策划

推荐阅读
3月7日,在全国政协十三届四次会议第二场“委员通道”上,全国政协委员、中国科学院微电子研究所研究员周玉梅表示:“我国芯片制造企业、封装企业,已经进入全球同行业的前十。
2021-03-08 11:15
以卫星互联网关键技术攻关与改变传统卫星制造模式,推动形成卫星快速设计制造一体化能力服务国家卫星互联网“新基建”的建设需求。
2021-03-08 10:09
2019年,我国首个空间太阳能电站实验基地在重庆启动建设,名为“逐日工程”的空间太阳能电站系统项目也在西安电子科技大学启动。
2021-03-08 09:56
焦开河表示,兵器工业集团未来要按照“北斗+”“+北斗”的模式,更好地赋能国防现代化和经济社会发展,助力实现2035年建成更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系发展目标。
2021-03-08 09:53
国家重点研发计划“深海和极地关键技术与装备”重点专项2021年度项目申报指南(征求意见稿)提到了北极航道通信导航保障关键技术研究与系统研发。
2021-03-08 09:52
在中国核动力研究设计院,高通量工程试验堆也遇到同样的困扰,“运行经费不足,不仅影响了科研效率,也影响了运维队伍的稳定。
2021-03-08 09:50
日前,薛建辉提出建设“长江经济带水生态环境保护与修复国家技术创新中心”的提案,并立即得到崔向群、贺云翱、宋青、秦叔逵4位委员的附议。
2021-03-08 09:49
微波雷达是“千里眼”,也是“顺风耳”,既提供超高精度多维测量信息,又可实现两个航天器之间的双向通信,使交会对接更精准、更可靠,确保一次成功、万无一失。
2021-03-08 09:48
石墨是现代工业重要的基础性原料。建议加强石墨资源战略性储备,加大研发投入与攻关,助力我国从石墨矿产大国到石墨产业大国的转变。
2021-03-08 09:46
在给予研究单位竞争性经费的基础上,按一定比例拨付长期稳定支持的科研经费,用以解决需长期研究的重大基础性问题。
2021-03-08 09:45
和壁画一样,青铜器、纸质文物劣化的情形也千差万别,这背后的微观机理和环境作用机制都需要进一步挖掘分析。
2021-03-08 09:43
“目前有些大企业依靠其产品或服务,积累了大量数据资源。”伊彤强调,各级检察院应着力完善公益诉讼制度,进一步明确对数据和个人信息侵权的公益诉讼制度的立法确认和司法保障等。
2021-03-08 09:40
两会前夕,全国人大代表、泰安市农科院食用菌研究所所长孔怡经常到七千米之外的岳庄村转转。
2021-03-08 09:39
欧洲市场去年纯电车销量140万,超过中国,其密集的充电桩功不可没。
2021-03-08 09:37
网络世界的多元参与和自主互动的特性,对网络活动参与主体的自律性提出了更高要求,整治恶意营销也是如此。
2021-03-08 09:36
\科技部部长王志刚7日在参加全国政协十三届四次会议的民盟界别协商会时表示,去年我国基础研究占全社会研发总经费的比重首次超过6%,这一比例此前多年徘徊在5%左右。
2021-03-08 09:34
海报读懂政府工作报告中的“科技创新”。
2021-03-05 19:16
国产大型水陆两栖飞机AG600再传好消息。航空工业相关负责人表示,AG600飞机已全面进入投水功能验证阶段,并将于年内完成投水灭火试验。
2021-03-05 14:35
党的十九届五中全会提出,要“强化企业创新主体地位,促进各类创新要素向企业集聚”,同时要求“加快数字化发展”,建设“数字中国”。
2021-03-05 14:29
2021年中央一号文件明确,加强农业种质资源保护开发利用,加快第三次农作物种质资源、畜禽种质资源调查收集,加强国家作物、畜禽和海洋渔业生物种质资源库建设。
2021-03-05 14:28
加载更多