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当今物理学四大疑团之一: 时间
武夷山 编译
(发表于《科技日报》1987年5月6日)
美国著名物理学家约翰·阿奇巴尔德·惠勒教授认为,时间是当今物理学四大疑团之一。虽然它是测量最精确的物理量中的一个,但在科学与艺术文献中仍能见到许多关于时间的悖论。自从亚里士多德将时间作为变化的量度以来,人们一直在力求理解它在自然中的角色。在牛顿看来,时间无情地从过去迈向未来,如今则有许多人试图将时间箭头与热力学第二定律(关于有增无减的熵的定律)联系起来。爱因斯坦则认为,时间在物理上应与空间等价,二者仅在拓扑学的度量系数上有差异。
牛顿的绝对时间观逐渐受到了冷落,人们现在认为,时间是坐标,不是矢量。然而,美国科罗拉多州的约翰·R·范奇质问道:果然如此吗?时间会不会既是坐标又是矢量?薛定格波动力学中的时间与狄拉克的时间一样吗?应当将麦克斯韦方程的时间与牛顿力学的时间同等处理吗?它们到底是相同的还是不同的?
他认为,目前时间认识上的一个基本缺陷就是因对各种背景下的“t”一视同仁而产生混淆。他提出了一个类比。相对论诞生后,引出了重力质量与引力质量的等价问题。牛顿所说的质量与爱因斯坦所说的质量是一回事吗?只有假定这两种质量也许不同,人们才能回答这个问题,才能就质量概念获得更深刻的认识。那么,是否应对时间进行类似的处理呢?
范奇发现,时间以三种形式存在着。这三种形式在操作上是不同的,物理上是能相互区分的,因此,我们可以在获得(参数化的)时间箭头的同时,获得(坐标)时间与空间在相对论意义上的等价。认识到这一区别,可为解开惠勒教授提出的时间之谜提供重要思路。
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