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时空观的发展构筑了人类的基本知识框架

已有 382 次阅读 2022-12-2 07:11 |个人分类:暗物质|系统分类:科研笔记

时空观的发展构筑了人类的基本知识框架

暗物质与宇宙模型系列作品3

自古以来,对时间与空间的认识构筑了人类的基本知识框架。

科技与文明进步都源于对时间与空间认识而深入发展。

不同的时空观会导致不同的文明与进步,并影响着人类社会生活的方方面面。

人类在探求时间与空间的过程中,充满了大胆的猜想和创造。

在远古时代,人类活动范围很小,对时空的认知极其有限,只知道上有天,下有地,平直的地面向四周延伸。

房屋上有顶、下有地、周有壁,于是就构成上下四周的空间概念。

盘古开天,耶酥创世,都代表一个计时点。

 “过程流逝是一切自然现象和人类活动的基本特征;人类从过程的流逝中抽象出时间概念。

一切周期变化的过程都可以用来作为时间的测量单位,如日出日落、月圆月缺、四季变化,于是日、月、年的记时单位就产生了。

又从泉水滴漏中得到启示,于是又创造了滴漏计时器。计时单位一下子缩短到了一滴水滴下的过程,这已接近今天的分与秒了。

古人对时间的认识还有另一个重要特点,那就是时间的单向性。

人死不能复生,这表明过程都是不可逆反的。

空间的上下不等价,时间总是从过去流向未来的单向性,以及时间长度的不变性,这就是人类远古平面时空观。

两千多年前,亚里士多德创建了地心说,认为地球是宇宙的中心,日、月、星辰都围绕着地球运转。

人类生活的大地不再是平的,而是圆球状的。这是时空观的第一次大革命。

上与下只是相对的,空间的各个方向是等价的。

球对称时空观中,地球球心非常特殊的。它支配万物运动,这就是空间点的绝对性。空间各点的位置不等价,时间是绝对的、单向的。

直到16 世纪,哥白尼创立了日心说,认为太阳居于行星系的中心,行星绕着太阳运转。以哥白尼-伽利略-牛顿为代表的新科学,否定了地球中心的特殊地位。

牛顿力学时空观消除了时空点的不平权性。

牛顿的绝对时空观,绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,是一种数学抽象。

牛顿假设宇宙中心是不动的,就是所谓的绝对空间:空间距离和时间间隔都是绝对的。

爱因斯坦认为牛顿的绝对时空观有局限性,认为存在合并三维空间和一维时间的四维时空。

爱因斯坦的光速绝对性原理迫使空间和时间相混合。根据爱因斯坦的理论,四维时空连续统一体中的任何物体都和相互间紧密连接在一起的维共存。

爱因斯坦提出了相对性原理,包括质增、尺缩和钟慢效应,还预言了黑洞、引力波、时空奇点的存在。

相对论解决了非惯性系中加速物体的受力问题,有效解决不同惯性系的计算与转化。

但时空不能变形,时空更不能成为施力或受力,而质增、尺缩和钟慢仅仅是计算效应。

这些计算效应给物理学和天文学带来巨大影响,出现众多误解。

因此,为消除这些计算效应的错误影响,应该进一步规范时空观描述。

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