量子力学和相对论结合后发生的“新飞矢不动”是为什么?

苏格拉底有句名言:“我只知道一件事,那就是我一无所知。”

这个说法本身就是悖论,展现了自我参照的表述(self-referential statement)的复杂性。而这也是西方哲学先贤带给我们的重要启示:你得问你以为你知道的一切。越是问东问西问长问短打破砂锅问到底,越会发现身边正有一大波悖论呼啸而过。

概述:运动是不可能的。你要到达终点,必须先到达全程的1/2处;要到达1/2处,必须先到1/4处……每当你想到达一个点,总有一个中点需要先到,因此你是永远也到不了终点的。

古希腊哲学家芝诺(Zeno)提出了一系列关于运动不可分性的哲学悖论,二分法悖论就是其中之一。直到19世纪末,数学家们才为无限过程的问题给出了形式化的描述,类似于0.999……等于1的情境。

那么究竟我们是如何到达目的地的呢?二分法悖论只是空谷传音般放大了问题。若想妥善解决这个问题,还得靠物质、时间和空间是否无限可分等等这些20世纪的衍生理论。

脑洞:无限二分16寸芝士乳酪蛋糕却不能吃的快感,你值得拥有。

概述:一根箭是不可能移动的。飞行过程中的任何瞬间,它都有一个暂时的位置,由此可知一枝动的箭是所有不动的集合。

芝诺又一著名悖论,他认为时间的单位是瞬间。事实上,运动不会发生在任何特定时刻,并不意味着运动不会发生。战国时期的诡辩学代表人物惠施也曾说:“飞鸟之影,未尝动也。”

“飞矢不动”实际上暗示了量子力学的观点。以狭义相对论为背景,物体在静止与运动时是不同的。根据相对论,对于以不同速度移动的物体,观察者会产生不同感受,对周围的世界也会持有不同看法。

脑洞:看到漂亮妞心动3秒,上去要电话惨遭拒绝。咳咳,飞矢不动,我没心动。

概述:如果忒修斯的船上的木头被逐渐替换,直到所有的木头都不是原来的木头,这艘船还是原来的那艘船吗?

基于同一性的古希腊著名悖论,引发了赫拉克利特、苏格拉斯、柏拉图等的各种讨论。近代启蒙运动中,英国的两位大哲学家托马斯·霍布斯(Thomas Hobbes)、约翰·洛克(John Locke)也曾尝试解答这个问题。答案始终是是非非,难以一锤定音。

脑洞:人体细胞每七年更新一次,七年后,镜子里是另一个你。

概述:无所不能的上帝,能不能创造出他自己搬不动的石头?

关于上帝无所不能的逻辑悖论不胜枚举。教徒们有无数理由证明上帝的神圣,而在他们看来,这些悖论的理由根本无关紧要。

脑洞:装备此逻辑,与自称为上帝的自恋狂魔们大战几百回合不掉血。

概述:体积有限的物体,表面积却可以无限。

17世纪的几何悖论。意大利数学家托里拆利(Evangelista Torricelli)将y=1/x中x≥1的部分绕着x轴旋转了一圈,得到了上面的小号状图形(注:上图只显示了一部分图形)。然后他得出:这个小号的表面积无穷大,可体积却是 π。

脑洞:原来也有平胸不一定能为国家省布料的时候。

概述:小城的理发师放出豪言:“我只帮城里所有不自己刮脸的人刮脸。”那么问题来了,理发师给自己刮脸么?如果他给自己刮脸,就违反了只帮不自己刮脸的人刮脸的承诺;如果他不给自己刮脸,就必须给自己刮脸,因为他的承诺说他只帮不自己刮脸的人刮脸。两种假设都说不通。

赫赫有名的罗素悖论,由英国数学家勃兰特·罗素教授于20世纪初提出。这条悖论证明了19世纪的集合论是有漏洞的,几乎改变了数学界20世纪的研究方向。

脑洞:对于不刮胡子的女理发师不成立。

第二十二条军规(Catch-22)

概述:疯子才能获准免于飞行,但必须由本人提出申请;凡能意识到飞行有危险而提出免飞申请的,属头脑清醒者,应继续执行飞行任务。即“如果你能证明自己发疯,那就说明你没疯”,诸如此类。

《第二十二条军规》由约瑟夫·海勒(Joseph Heller)根据自己在二战中的亲身经历创作。该书的主角为了逃避危险的作战任务而装疯,可逃避的愿望本身又证明了他的神志清醒。

Catch-22已成为英语词典中的常用词汇,用来形容自相矛盾的死循环,或是人们处于荒谬的两难之中。

脑洞:“一等奖:iPhone6 Plus”,但是“本商场拥有本次活动的最终解释权”。

概述:1是非零的自然数,2是最小的质数,3是第一个奇质数,4是最小的合数等等;如果你找不到这个数字有趣的特征,那它就是第一个不有趣的数字,这也很有趣。

于是,量子计算领域的研究猿纳撒尼尔·约翰斯(Nathaniel Johnston)把这些有趣的整数定义为一个整体,并将这些整体排成序列,像是质数、斐波那契数列、毕达哥拉斯数等。基于这个定义,约翰斯在2009年6月的博客里提出,第一个没有出现在序列里的数字是11630。2013年11月序列更新之后,他表示14228是最小的无趣数。

脑洞:n只青蛙n张嘴,2n只眼睛4n条腿,扑通n声跳下水……你想起数列是个什么鬼了吗?

概述:酒吧里会发生这种情况:如果有人在喝酒,那么每个人都在喝酒。乍看起来是一个人喝酒导致了所有人喝酒。实际上,如果酒吧里至少有一个人没在喝酒,那么按照数学中的实质条件(material conditional),对那些没喝酒的人来说,有些人在喝酒,这些人中的每个人都在喝酒,情况依然成立。

实质条件的示意图如下:

概述:假设无限个球和一个花瓶,现在要进行一系列操作,且每次操作都一样:往花瓶里放10个球,然后取出1个球。那么,无穷多次这样的操作之后,花瓶里有多少个球呢?

答案千奇百怪。最直接的是无限个,也有数学家认为,每个球都会被取出来。逻辑学家詹姆斯·亨勒(James M. Henle)和托马斯·泰马祖科(Thomas Tymoczko)提出花瓶里的球最终可以是任意数目,甚至有具体的构造方法。

脑洞:小学奥林匹克暗袋摸球概率题终极版。

概述:100克土豆含有99%的水,如果它被榨出了2%,还剩98%的水分,它将只重50克。即100克的土豆含有1克干物质(dry material),当还剩98%的水分时,1克将对应2%的含量,因此含98%水分的土豆重50克。

脑洞:理科生们笑到内伤。

概述:随机挑选一组人,其中就会有两人同一天生日。

用抽屉原理来计算,只要人群样本达到367,存在两人同天生日的可能性就能达到100%(一年虽然只有365天,但是有366个生日,包括2月29日)。然而,如果只是达到99%的概率,只需要57个人;达到50%只需要23个人。这种结论的前提是一年中每天生日的概率相等,可怜的2月29日除外。

脑洞:颤抖吧人类,该方法已应用于常见的黑客密码攻击:生日攻击。

概述:你的基友总是比你拥有更多基友。

这都是数学惹的祸,诡异的统计学能证明你的好基友拥有更多朋友,身材更棒,学习更好,工资更高……而你就是个杯具。

脑洞:这类似于,问:长这么大你遇到过的最优秀的人是?答:别人家的孩子

概述:如果你乘坐哆啦A梦的时光机,回到你爷爷奶奶相遇之前,杀死你的爷爷会发生什么?如果杀死了你的爷爷,那么你就从未诞生;如果你从未诞生,如何回到以前杀死你的爷爷?

祖父悖论看似杜绝了人为操纵命运的可能,过去无法改变,爷爷一定会在孙子的谋杀中幸存下来;还有种可能是,你进入了另一个平行宇宙,这是你从未生活过的世界,但你的爷爷奶奶却也在这里。

这个关于时间旅行的悖论源自罗伯特·海因莱因的短篇小说,近来又出现在诺兰导演的《星际穿越》中。

脑洞:如果你重返二战前,杀死希特勒,成功阻止了二战的爆发。然而,如果没有发生二战,回去刺杀希特勒的理由是什么?时间旅行本身就消除了旅行的目的,本身就在质疑本身。

概述:天文学的基本假设是,苍茫宇宙间,地球是一颗在平常不过的星球。NASA(美国宇航局)的开普勒卫星发现,银河系内很可能存在着110亿个类似地球的星球。

我们的文明是有声的,广播电视和无线电信号都是人为的。如果确实存在与地球相像的文明,我们应该有能力找到证据。

目前,因为错综复杂的原因,我们无法切实证明宇宙有其他文明。庞大的宇宙空间使沟通变得困难。尽管我们使用电磁波和外星联系,但由于电磁频谱极宽,我们无法确定外星人使用哪种频谱。再加上那些星球的文明发展度可能过高、过低,抑或是生活着与人类不同的生命形式,又大大降低了准确交流的可能。

脑洞:我们坚信来自星星的都教授的存在!

什么是时间,时间是怎样体现的?时间是匀称的么... 什么是时间,时间是怎样体现的?

时间是一种客观存在。时间的概念是人类认识、归纳、描述自然的结果。在中国,其本意原指四季更替或太阳在黄道上的位置轮回,《说文解字》曰:时,四时也;《管子·山权数》说:时者,所以记岁也。随着认识的不断深入,时间的概念涵盖了一切有形与无形的运动,《孟子·篇叙》注:“谓时曰支干五行相孤虚之属也。”可见时是用来描述一切运动过程的统一属性的,这就是时的内涵。由于中国古代人们研究的问题基本都是宏观的、粗犷的、慢节奏的,所以只重视了“时”的问题。后来因为研究快速的、瞬时性的对象需要,补充进了“间”的概念。于是,时间便涵盖了运动过程的连续状态和瞬时状态,其内涵得到了最后的丰富和完善,“时间”一词也就最后定型了。

位於塔干洛的水平日晷目前最广泛被接受关於时间的物理理论是阿尔伯特·爱因斯坦的相对论。在相对论中,时间与空间一起组成四维时空,构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是绝对的,观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点,所测量到时间的流逝是不同的。 狭义相对论预测一个具有相对运动的时钟之时间流逝比另一个静止的时钟之时间流逝慢。另外,广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构,并且在大质量(例如:黑洞)附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关於时间所做精确的预测,并且其成果已经应用於全球定位系统。

就今天的物理理论来说时间是连续的,不间断的,也没有量子特性。但一些至今还没有被证实的,试图将相对论与量子力学结合起来的理论,如量子重力理论,弦理论,M理论,预言时间是间断的,有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。
根据史提芬·霍金(Stephen W. Hawking)所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式,显示宇宙的时间是有一个起始点,由大霹雳(或称大爆炸)开始的,在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存,没有物质存在,时间也无意义。
从人类的开始人们就知道时间是不可逆的,人出生,成长,衰老,死亡,没有反过来的。玻璃瓶掉到地上摔破,没有破瓶子从地上跳起来合整的。从经典力学的角度上来看,时间的不可逆性是无法解释的。两个粒子弹性相撞的过程顺过来反过去没有实质上的区别。时间的不可逆性只有在统计力学和热力学的观点下才可被理论地解释。热力学第二定律说在一个封闭的系统中(我们可以将宇宙看成是最大的可能的封闭系统)熵只能增大,不能减小。宇宙中的熵增大后不能减小,因此时间是不可逆的。

时间的基本国际单位是秒。它现在以铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射的个周期的持续时间为标准。

最早研究时间的科学不是物理学,而是天文学。天文学的一个最重要的任务就是测量时间,从确定日的长短,四季的变化,到制定历法。在中国和在西方一样,制定历法的需要是推动天文学理论发展的重要因素之一。

今天的天文学已与历法或时间测量毫无关联了,但天文学观测对时间概念的发展依然非常重要。天体发出的光到地球上被观测到需要一定的时间。离地球越远的天体发出的光需要的时间也越长,因此对宇宙越远的地方的观测也是对宇宙越古老的时间的观测。现在最被公认的宇宙学理论(宇宙大爆炸理论)认为时间与空间和宇宙内的质能一样是在140亿年前产生的。目前的天文学观测估计宇宙的扩展是没有尽头的,因此时间也应该是没有尽头的。

中国古代的计时仪器有太阳钟和机械钟两类。太阳钟是以太阳的投影和方位来计时,分别以土圭、圭表、日晷为代表。由于地球轨道偏心率以及地球倾角的影响,真太阳时和平太阳时是不一致的,机械钟应运而生,代表有水钟、香篆钟、沙漏。

什么是时间?时间是物理的,还是心理的?对时间的感受是绝对的,还是相对的?时间真的是不可逆的吗?时间有开始和结束吗?这些问题似乎都是物理或天文的问题,但哲学作为世界观的理论无法避免对世界上最基本的一个现象——时间,做类似的考虑。 因此对时间的考虑也始终是哲学的问题。 时间是不可分的还是可分的呢?这是困扰哲学家几千年的问题。古希腊哲学家芝诺提出两个悖论-飞矢不动悖论和阿奇里斯(Achilles)悖论,讨论时间的可分性。

在文学中,时间的流逝和不可逆性是一个古今中外一再提到的内容。

光阴似箭,日月如梭,这句成语既体现了古人对时间的最直接的领会:日与夜,光与阴,的交汇,也体现了古人对时间不可逆性的认识以及对此的感慨。

在科幻小说中,时间旅行是一大热门题材。

时间是物质的存在方式之一,是物质运动的持续性和顺序性,具有客观性和一维性的特点。

授时系统 授时系统是确定和发播精确时刻的工作系统。每当整点钟时,正在收听广播的收音机便会播出“嘟、嘟......”的响声.人们便以此校对自己的钟表的 快慢。广播电台里的正确时间是哪里来的呢?它是由天文台精密的钟去控制的。那么天文台又是怎样知道这些精确的时间呢?我们知道,地球每天均匀转动一次,因此,天上的星星每天东升西落一次。如果把地球当作一个大钟.天空的星星就好比钟面上表示钟点的数字。星星的位置天文学家已经很好测定过,也就是说这只天然钟面上的钟点数是很精确知道的。天文学家的望远镜就好比钟面上的指针。在我们日常用的钟上,是指针转而钟面不动,在这里看上去则是指针“不动”,“钟面”在转动。当星星对准望远镜时,天文学家就知道正确的时间, 用这个时间去校正天文台的钟。 这样天文学家就可随时从天文台的钟面知道正确的时间.然后在每天一定时间,例如,整点时,通过电台广播出去,我们就可以去校对自己的钟表,或供其他工作的需要。
天文测时 授时系统所依赖的是地球自转,而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到10,无法满足二十世纪中叶社会经济各方面的需求。一种更为精确和稳 定的时间标准应运而生,这就是“原子钟”。目前世界各国都采用原子钟来产生和保持标准时间,这就是“时间基准”,然后,通过各种手段和媒介将时间信号送达用户,这些手段包括:短波、长波、电话网、互联网、卫星等。这一整个工序,就称为“授时系统”。
时区 时区将地球表面按经线划分的24个区域。当我们在上海看到太阳升起时,居住新加坡的人要再过半小时才能看到太阳升起。而远在英国伦敦的居民则还在睡梦中,要再过8小时才能见到太阳呢。世界各 地的人们,在生活和工作中如果各自采用当地的时间, 对于日常生活、交通等会带来许许多多的不便和困难。为了照顾到各地区的使用方便,又使其他地方的人容易将本地的时间换算到别的地方时间上去。有关国际会议决定将地球表面按经线从南到北,划成一个个区域,并且规定相邻区域的时间相差1小时。在同一区域内的东端和西端的人看到太阳升起的时间最多相差不过1小时。当人们跨过一个区域,就将自己的时钟校正1小时(向西减1小时,向东加1小时),跨过几个区域就加或减几小时。这样使用起来就很方便。现今全球共分为24个时区。由于实用上常常1个国家,或1个省份同时跨着 2个或更多时区,为了照顾到行政上的方便,常将1个国家或 1个省份划在一起。所以时区并不严格按南北直线来划分, 而是按自然条件来划分。例如,我国幅员宽广,差不多跨5个时区,但实际上在只用东八时区的标准时即北京时间为准。
区时 区时一种按全球统一的时区系统计量的时间。 每当太阳当头照的时候,就是中午12点钟。但不同地方看到太阳当头照的时间是不一样的。例如,上海已是中午12点时,莫斯科的居民还要经过5个小时才能看到太阳当头照;而澳大利亚的悉尼人早已是下午2点钟了。所以如果各地方都使用当地的时间标准,将会给行政管理、交通运输、以及日常生活等带来很多不便。为了克服这个困难,天文学家就商量出一个解决的办法:将全世界经度每相隔15度划一个区域,这样一共有24个区域。在每个区域内都采用统一的时间标准,称为“区时”。而相邻区域的区时则相差1个小时。当人们向东 从一个区域到相邻的区域时,就将自己的钟表拨快1小时.走过几个区域就拨快几个小时。相反当人们向西从一个区域到相邻的区域时,就将自己的钟表拨慢1小时.走过几个区域就拨慢几个小时。在飞机场等交通中心.常将世界各大城市所对应的区时,用图表示出来,以方便旅客。
格本林尼治时间 亦称“世界时”。 格林尼治时间格林尼治所在地的标准时间。现在不光是天文学家使用格林尼治时间,就是在新闻报刊上也经常出现这个名词。我们知道各地都有各地的地方时间。如果对国际上某一重大事情,用地方时间来记录,就会感到复杂不便.而且将来日子一长容易搞错。因此,天文学家就提出一个大家都能接受且又方便的记录方法,那就是以格林尼治的地方时间为标准。格林尼治是英国伦敦南郊原格林尼治天文台的所在地,它又是世界上地理经度的起始点。对于世界上发生的重大事件,都以格林尼治的地方时间记录下来。一旦知道了格林尼治时间,人们就很容易推算出相当的本地时间。例如,某事件发生在格林尼治时间上午8 时,我国在英国东面,北京时间比格林尼治时同要早8小时,我们就立刻知道这次事情发生在相当于北京时间16时,也就是北京时间下午4时。
北京时间 北京时间我国的标准时间。每当正点时刻,从收音机里就会发出“嘟、嘟———”的 六响,接着是播音员的声音:“刚才最后一响是北京时间xx 点整”。大家就根据收音机里发出的“嘟、嘟”声去校正自己的手表或时钟。我们为什么要用北京时间呢?它真的是北京地方的时间吗?其实北京时间并不是北京地方的时间,而是东经 120度地方,也就是距离北京以东约340公里处的地方时间。大家知道,中午12点时,在太阳光下物体的影子最短。而当收音机里播出“北京时间12点正”时,在北京地方所看到的物体影子还有点偏西, 要再过约16分钟后,才见到最短的 物体影子。北京时间是我国行政管理、生产、交通运输等工作的时间计量标准。假如我们没有统一的时间标准,而是各用各的时间,学校就无法上课,工厂就不能正常生产, 交通运输也不能有条理的进行,这就使整个社会的工作、生产秩序混乱。但是取哪个时间为标准好呢? 因为北京离120度经线很近,而且北京是我国的首都,所以很自然的以东经120度地方的时间取为我国的标准时间。人们给它取个名字叫“北京时间”。
夏令时一种法定的时间。夏天太阳升起得比较早,白天时间很长。为了节约能源和充分利用白天的宝贵时间,世界上不少国家都采用法律规定的形式,每到夏天就将这个国家使用的时间提前一小时,也有提前半小时或几小时的;到了冬季,又将拨快的时间拨回来。这样的时间就是“夏令时”,是一种法定时间。我国曾于1986年到1991年每年从四月的第二个星期天早上2点钟,到九月的第二个星期天早上2点钟,在这段时期内,全国都将时间拨快1小时,实行夏令时。从九月的第二个星期天早上2点钟起,又将拨快的时间重新拨回来,直到第二年四月的第二个星期天早上2点钟。其他的国家如英国、德国和美国等,也都使用过夏令时。
实行夏令时的国家,每当实行夏令时日期一到,便通知人们将钟表拨动一下,使它适应夏令时的时问。你别小看这轻轻一拨,这样一来,便能带来许多宝贵财富,可以说是:一拨千斤!如德国在第一次采用夏令时的当年,便节约能源费2亿马克;法国每年采用夏令时而节省的燃料,可供一座了一百万人口的城市使用一年,意大利每年实行夏令时长达181天,其节能效果更为显著,仅1985年就节约用电6亿度,约合四千五百万美元;前苏联于1981年重新实行夏令时后, 每年可节约用电25亿度;匈牙利实行至今时每年节约用电1.2 亿度,相当于3万吨石油的热能。
地方时 地方时各地的地方时间。每天在太阳当头的时候,人们经常说:现在是中午12点了。这句话对一个 确定的地方来说是对的。例如,我们在上海,太阳当头照的时候,是12点。但如果在这同一时刻,对远离上海以西约1700公里的地方,太阳还在偏东方向离开当头照还差1个小时,也就是说,对该地而言只是11点钟。相反,对上海以东约1700公里的地方,太阳早已偏西了1个小时,它已经是下午1点钟了。 总之,不同地方有它自己的中午,或者说不同地方有不同的地方时间。不过在日常生活工作中,我们都统一使用“北京时间” 为标准。而不是用各自的地方时间。因为对一个国家来说,如果各地用各地的地方时间那将使得整个国家的工作秩序变得混乱,无法统一安排各项工作。
日界线 日界线国际规定的日期变更线。人们早晨起来,常撕一张日历,表示新的一天开始了。 对于居住在一定地区的人们来说,这是没有问题的。但对用飞机、轮船作洲际航行的旅行者,就有点不方便了。例如,当你在从东向西的航行中,因为你是在追赶太阳,所以就感到白天“加长”了;相反,当你从西向东航行时、由于是背离太阳、所以就好像有点白天“短”了的感觉。这样,你就往往会记错日子,把日历翻错。为了避免这种不方便,1884年起人们决定在太平洋中,也即在东经180度经线附近划一条线,规定当各种交通工具自东向西越过此线后,日期增加1天(例如,由7月31日改为8月1日〕,而由西向东越过此线后。日期减少1天(例如, 由8月1日改为7月31日)。这条线就称为“日界线”或“国际日期变更线”。同时为了考虑到行政管理上的便利,日界线并不严格地指东经180度经线。而是由北极沿东经180度经线,折向白令海峡,绕过阿留申群岛西边,经萨摩亚、斐济,汤加等群岛之间,由新西兰东边再沿180度经线直到南极、在一般的世界地图上,也都将此线标出来,以便识别。
石英钟 石英钟一种计时的器具。提起时钟大家都很熟悉,它是给我们指明时间的一种计时器具,我们每天都用得到它。在日常生活中,时钟准到1秒, 就已经足够了。但在许多科学研究或工程技术的领域中对钟点的要求就要高得多。石英钟正是根据这种需要而产生的。它的主要部件是一个很稳定的石英振荡器。将石英振荡器所产生的振荡频率取出来。使它带动时钟指示时间这就是石英钟。 目前,最好的石英钟,每天的计时能准到十万分之一秒.也就是经过差不多270年才差1 秒。但在科学发达的今天,这种石英钟已为比它还要精确得多的其他类型的时钟所替代。
氢钟 氢钟一种精密的计时器具。在现代许多科学实验室和生产部门,广泛使用各种精密的时钟,氢钟就是其中的一种。氢钟与铯钟一样。是利用原子能级跳跃时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟,但它用的是氢原子。这种钟的稳定程度与铯钟差不了多少,每天变化只有十亿分之一秒。也就是说在差不多300万年间,只有1秒之差。 但它的准确程度还比铯钟稍微差一点。氢钟亦是常用的时间频率标准,被广泛用于射电天文观测、高精度时间计量、火箭和导弹的发射、核潜艇导航等方面。氢钟首先在1960年为美国科学家拉姆齐研制成功。
铯钟一种精密的计时器具。日常生活中使用的时间准到1分钟也就够了。但在近代的社会生产、科学研究和国防建设等部门,对时间的要求就高得多。它们要求时间要准到千分之一秒,甚至百万分之一秒。为了适应这些高精度的要求,人们制造出了一系列精密的计时器具,铯钟就是其中的一种。铯钟又叫“铯原子钟”。它利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准,去控制校准电子振荡器,进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高,目前,最好的铯原子钟达到500万年才相差 1 秒。现在国际上, 普遍采用铯原子钟的跃迁频率作为时间频率的标准,广泛使用在天文、大地测量和国防建设等各个领域中。
电波钟表是继石英电子钟表之后的新一代的高科技产品,它的出现开拓了时间计量的新里程,使精密时间的简便自动接收、并进入寻常百姓家成为可能,从而将对世界经济的发展产生重大的影响。世界各国对电波钟表极为重视,纷纷采取措施,以期尽早投入使用。
电波钟表是在石英电子钟表内增加了接收无线电长波信号、数据处理、自动校正的功能结构,这样就能接收地面发射站以长波发送的标准时间信号,每只电波钟表在接收到这一精确的时码后,经数据处理器处理,即可自动校正石英电子钟表的走时误差,使每只电波钟的走时都受统一精确的时码控制,从而实现了所有电波钟高精度的计量时间和显示时间的一致性。
电波钟德国就在法兰克福建台,发射频率为77.5千赫的长波时间信号。第一只作为商业用途的电波钟诞生于1986年。除法兰克福外,德国和法国又各建一个长波发射台,发播信号已可覆盖全欧洲,这为整个欧洲提高时间计量精度和时间显示的统一创造了先决条件。德国荣汉斯公司生产的电波钟已经上市并畅销欧洲市场,电波钟在欧洲钟表市场占有率已达30%。一些发达国家如美国、英国、法国、瑞士和日本等已先后建立了自己的发射台,而美国和日本最近更将发射台的发射功率提高了几倍。泰国、马来西亚也在酝酿建设长波信号发播台。
国家授时中心(陕西天文台)和国内外有关企业合作,致力推动中国电波钟的发展。1994年完成可行性论证;1999年建成每天可工作5小时的试验台(100KW全固态发射机,发射频率68.5千赫);2000年完成试播和部分外场测试,证明设计正确;同年,接收芯片研制成功,电波钟样机问世。

你从甲地走过一段路程后到达乙地。如果你走路的过程没有经过时间,那么甲地就是乙地,中间的路程也就不存在了。


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至于数否匀称,不知道。如果时间可操控,那就是不匀称的。但时间之下,我们无从发觉。如不可控,则匀称。

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绝对参照系在理论上是存在的,而且必须存在。

绝对参照系是级别最高的参照系,是参照系之王,是宇宙的绝对标准。没有绝对参照系,人类对世界的认识就会混乱,分不清快慢、大小等等,就会陷入不可知论,麻烦大了。我们小鱼小虾不知道这个麻烦,但是站在物理学顶端的物理学家们会感觉到危机。所以必须有绝对参照系。

一种是几何空间参照系。这个参照系就是理想中的几何空间,不是由物质构成的,绝对静止,日月星辰都在这个空间里运动。

我们可以想象,在这个空间里建立一个静止不动的三维空间坐标系,原点在宇宙中心位置,日月星辰就都有了坐标,它们的运动速度和轨迹就在这个坐标里清晰地显示出来了。

物体相对于绝对参照系的速度称为绝对速度,相对于绝对参照系的轨迹称为绝对轨迹。

例如,地球围绕太阳旋转,轨迹是以太阳为中心的椭圆。而太阳又随着银河系运动,银河系又怎么怎么运动,那么地球在空间里的轨迹究竟是什么样子的呢?它在空间里的速度究竟是多少呢?现在都还不知道。

第二种绝对参照系,是以太参照系。以太是牛顿物理学体系里的科学家们想象出来的一种物质,是电磁波的传播介质,无影无形,看不见摸不着,像空气一样弥漫于整个宇宙空间里,与宇宙空间相对静止(或者相对运动也可以),日月星辰都在以太里穿行。

说到这里,我要科普一下惯性运动和非惯性运动的知识。

惯性运动,就是有质量有惯性的物体离开原位置的运动。

一个皮球静止在地面上,它离开这个位置所做的运动就是惯性运动。因为它从静止到运动,必须有外力克服其静止的惯性,产生一个加速度,速度才能从0增加到某一值。当它要停止的时候,也必须有外力克服其运动的惯性,产生一个减速度,使速度降到0,才能静止。

所以惯性运动有加速和减速过程,而且必须有外力才能实现。

非惯性运动不常见。非惯性运动,没有加速和减速过程,外力对其速度没有影响,速度恒定。

例如声音,在空气中,速度恒定,通常状态下为340米/秒。

我们开口说话,声音一发出来速度就是340,而不是从0逐渐增加到340,没有加速过程。声音逐渐减弱,最后完全消失听不到了的时候,速度还是340,而不是逐渐降低到0,没有减速过程。速度一直恒定。

我们能不能用外力改变声速呢?不能。用力拍桌子,声速是340,轻轻敲桌子,声速还是340。外力对其速度没有影响,我们有力无处使。

非惯性运动和惯性运动完全不同。

牛顿第一定律又被称为惯性定律,所以牛顿力学只适用于惯性运动,不适用于非惯性运动,非惯性运动让力发挥不了作用。

声音的质量是多少?给声音施加一个外力,往哪施加,能不能产生一个与外力成正比的加速度?牛顿定律回答不了。牛顿知道不?知道。牛顿恐慌不?不恐慌。

伽利略协变也只适用于惯性运动,不适用于非惯性运动。伽利略知道不?也知道。伽利略恐慌不?也不恐慌。

惯性运动和非惯性运动不同,研究惯性运动要用牛顿定律,用伽利略协变,研究非惯性运动,就要用另外的办法。牛顿和伽利略都知道他们的理论只适用于惯性运动,研究非惯性运动要用另外的办法,所以他们都不恐慌。

一辆坦克静止在地面上,以坦克为参照系,向前发射炮弹的速度是200米/秒。当它以50米/秒匀速直线运动时,向前发射炮弹,继续以坦克为参照系,此时炮弹的速度仍然为200。炮弹的运动就是惯性运动。不管选择静止的坦克为参照系,还是选择匀速直线运动的坦克为参照系,炮弹的速度都一样。所以以静止的坦克为参照系,与以匀速直线运动的坦克为参照系,得到的效果都是一样的。这就是惯性运动中的等效原理,即所有惯性参照系(静止或匀速直线运动的参照系)对于惯性运动来说都是等效的。伽利略时代就有了这个等效原理。但是要注意,它只适用于惯性运动。伽利略协变也只适用于惯性运动。

一辆坦克静止在地面上,以坦克为参照系,它发动机的声音是340。当坦克以50的速度匀速直线运动时,继续以坦克为参照系,发动机的声音,向前的速度为290,向后的速度为390,和静止时的坦克不一样。

所以,惯性参照系对于非惯性运动不等效。

(所以,当爱因斯坦提出惯性参照系对一切运动都等效时,当时的牛顿体系的物理学家都惊掉了下巴。我估计当时爱因斯坦忘记了声音的运动,如果他想到了这一点,就不会提出这么惊人的观点了。)

那么研究非惯性运动,就不能随便用我们常用的惯性参照系了,就得选一个特殊的参照系。那么用什么特殊的参照系呢?

声音在空气里传播,空气是介质,就用空气作为声音运动的参照系。声音从这一点的空气传播到那一点的空气,距离是多少,时间是多少,就可以计算出其速度。但是空气看不见摸不着,很难利用,怎么办?由于空气和地面相对静止,所以就可以用地面代替空气作为声音的参照系。

如果不用空气作为参照系,而用惯性参照系来研究声音的运动,会出现什么后果呢?

静止的坦克认为声速是340,运动的坦克认为声速不固定,向前的是290,向后的是390。这就出现了三个速度。而且两个参照系的地位又是等同的,那么人类相信哪个?信340,还是信290,还是信390?这样麻烦就大了,会陷入不可知论。

下面开始研究电磁波的运动了。电磁波的运动也是非惯性运动,速度恒定,没有加速和减速过程。人类已经电磁波运动,完全模仿了研究声音运动的办法。

研究声音运动,不能用惯性参照系,惯性参照系对于它不等效,那么研究电磁波的运动,当然也不能用惯性参照系。所以当时的物理学家们想象,电磁波传播也有介质,这个介质就叫以太。研究电磁波应该用以太为参照系,不能用惯性参照系。道理我已经用声音为例子说得很清楚了。

当时的物理学家还想象,以太静止在宇宙空间里。这样的话,以太参照系和第一种几何空间参照系就相同了。如果以太不静止于宇宙空间里的话,两个参照系就不等同,但是不影响使用结果。

以以太为参照系,麦克斯韦研究认为,电磁波在以太中速度恒定。这就好比声音在空气中速度恒定一样,不稀奇。

如果否定绝对参照系,不用以太作为参照系,不用几何空间作为参照系来研究电磁波运动,而用惯性参照系,也会出现麻烦,道理同声音的运动。

所以绝对参照系必须存在。

相对论否定了绝对参照系,并且认为惯性参照系对于一切运动都等效,地位等同,不分惯性运动和非惯性运动,用惯性参照系包打天下,是没有道理的,而且一个声音的运动就推翻它了,不需要用光来检验它了。因为光速太大,不容易检验。

不要提迈——莫试验,这个实验失败,并不能证明惯性参照系对一切运动都等效,也不能证明光速不变。

相对论已经让人类陷入了不可知论。一根杆子,你说它是5米长也对,我说它是3米长也对,咱们都对,但是究竟它多长,没有人知道。

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