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时空、事件、观测与描述

已有 3594 次阅读 2014-5-6 18:32 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述| 相对论, 测量, 观察者

自然事物按照其固有的规律在时空中运动和变化,相关事件也按照其特有的顺序发生和发展。自然事物及事件具有空间和时间的基本属性,即任何事物都处于一定的时空之中;时空是通过从物体及其运动和相互作用的观测中,抽象出来的基本概念。经典的时空观认为,空间是三维无限的,符合欧几里德几何的描述;时间独立于空间均匀流逝,无始无终。自然事物就在这个无边无际空间中,永无止境地按照其规律运动变化,但对时空不产生影响。


我个人认为,如果宇宙是自然事物的总和,无论其是否是有限的,时空的无限性都不应该受到其影响,因为时空本来就不受事物存在的影响,可以独立于事物之外。因此时空是比宇宙更基本的概念,一些人将宇宙与时空作等同理解是不恰当的,时空不能等同于宇宙。


人类对自然事物的科学认识和理论,包括物理学理论,是通过对自然的事物的观测、理解、思考和总结得到的。所有的理论,无论是从观测活动中直接得到,还是通过形而上学方式建立的公理体系,其正确性都要通过实验的验证。因此人类通过其感觉器官和设备,对自然事物的观测是我们获得自然科学认识最重要手段和方式。


人类对自然事物的观测活动,可以广义地理解为时空中发生的特殊事件。由于事物的空间位置,运动具有相对性,因此观测者获得的结果,与其所处位置和运动状态密切相关的,属于相对结果,在表达与描述方面也需要与标准物和事件进行比较,国际标准化组织就为千克、米和秒等量度物体的质量、空间和时间等基本单位提供了标准。


时空中的时间均匀流逝,我们只能通过物体的运动或事件的发生顺序过程来感知或观测,地球自转一周为1天,1天分为24小时,1小时分为60秒,这就是我们通过地球自转现象体验到的时间流逝。时钟也是计时的工具,利用一定的物理原理驱动某事件的发生,通过观察事件的进程记录时间流逝,因此时钟走动只是一个事件,虽然可以用于计时。


在时空中走动的机械表,走动速度的快慢完全取决于表的机械构造,包括游丝、齿轮组和发条等,并且由相关的运动和力学定律决定。因此处于惯性系中,表走动的快慢是不会受到运动速度的影响,这是伽俐略相对性原理的必然要求。


处在惯性参照系中的观察者,观察相对均匀运动的机械表,表针走动的图像需要经过光的传播才能到达观察者,而光的传播事件不仅受到相对位置的影响,由于光的传播速度具有有限性,当表的运动速度与光速接近时,观察到的时钟图像有快慢变化现象,是十分正常的,由光传播与运动光源和相对位置相关的物理现象决定的,并且是属于可以进行修正的观察误差。


因此,我们在讨论相对论或其它理论时,应该具有清楚的时空基本概念,并且能与时钟计时测量事件严格区分开,才不会有不必要的困惑。





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