绝对时空

✍ dations ◷ 2025-04-02 12:39:33 #经典力学,相对论,物理宇宙学

绝对时空(英语:Absolute time and space)是牛顿的自然哲学的数学原理的一个概念。

绝对时空这个概念源自于牛顿,牛顿认为绝对时空给予牛顿力学一个理论的基础,用以描述物体在空间中的运动。牛顿认为绝对空间和绝对时间是各自“独立”存在的物理量。

绝对时间(Absolute time)是不会随着任何外部的作用或观察者改变。相对时间(Relative time)则是会随着外部作用或观察者而改变,可以透过量测物体的运动的绝对时间差来决定。

根据上述的概念,可以发现绝对时间其实是不可测量的且感受不到的,牛顿认为绝对时间只能由数学的形式表达,而人类也只能透过物体的移动来观察时间的消逝。

举一个例子来说明,如果有一个人要测量100米短跑,那么我们可以自由的选择当此人在起点的时刻为0秒,但此时绝对时间为多少我们不得而知,然后以码表测量此人在通过终点经过的时间,便知道此人冲刺100米所需要的时间。此过程中,我们一概不知起始的和终止的绝对时间,我们只有测量绝对时间差。

绝对空间(Absolute space)是不会随任何外部的作用或观察者改变。相对空间(Relative space)则是会随外部作用或观察者而改变,它本身具有可以改变的维度,通常我们会用物体的位置来直接描述。

举例来说,一个物体做简谐运动,我们就可以分类成一维的简谐运动,二维的简谐运动,甚至更高维度的简谐运动。事实上无论物体是在进行多少维的简谐运动,都是在同一个绝对空间中发生,我们(观察者)只是选取足够的自由度去描述这个物体而已。

另外,绝对运动(Absolute motion)指的是物体在绝对空间的运动。相对运动(Relative motion)指的是物体在相对空间中的运动。

这些关于绝对时空的规范隐含绝对时空不会受到物体现象的影响,而是所有物理现象的发生时的背景。因此,所有物体都有一个对应于绝对时空的绝对状态,这样可以知道所有物体不是绝对的静止,就是具有绝对速度。牛顿提出经验上的例子来支持他的说法,2个球体中间用一条绳子连接并开始旋转,我们可以透过测量绳子的张力发现2个球体正在绕着他们的共同质心(绝对空间)旋转(绝对旋转(英语:Absolute Rotation))。

历史上,也有其他物理学家对于牛顿提出的绝对时空抱持不同意见。莱布尼兹认为空间只有在有参考点的时候才有意义,时间只有在有物体运动的时候才有意义。乔治·贝克莱猜测,在没有参考点的情况下,不能说一个球体在旋转,或是2个用绳子连接的球体相对它们的共同质心在旋转,至多说是其中一个球体相对另外一个球体旋转。

伽利略变换给出在不同惯性坐标系之间的变换关系,这代表绝对时空的说法其实是不必要,因为我们只需要选定一个惯性坐标系,便可知道在其他惯性坐标系的结果,而且没有一个惯性坐标系可以被独立出来。

另外,恩斯特·马赫提出马赫原理,当中的内容提到,在没有参考点的情况下,讨论物体的惯性是没有意义的,也再次说明绝对时空是不必要的概念。马赫原理随后在爱因斯坦关于广义相对论的论文中被强调且命名。

时间和空间一直被认为是2个独立的物理量,直到狭义相对论被提出,狭义相对论赋予时空新的概念,其中相对同时的出现否定了绝对时间的存在,因为事件发生的时间跟观察者的速度还有事件发生的位置有关系。

广义相对论更进一步用测地线的概念建立时间和空间的关系。此时,时间和空间的关系变得更为具体。

牛顿绝对时空的概念,因为“绝对”的物理量本身不可测量,加上“相对”物理量,虽然随着观察者改变,但是不同观测结果之间存在直接的变换关系,而变得不必要。

相关

  • 狂犬病病毒狂犬病病毒(Rabies virus,缩写RABV),一种核糖核酸病毒,为丽沙病毒属,是狂犬病的致病因子。完整的狂犬病病毒呈子弹形,长度大约为200纳米左右,直径为70纳米左右。RABV是有囊膜的病毒,
  • 华尔街坐标:40°42′23″N 74°00′34″W / 40.70639°N 74.00944°W / 40.70639; -74.00944华尔街(英语:Wall Street)是一条位于美国纽约市下曼哈顿的狭窄街道,西起百老汇三一教堂,向东
  • 空气污染指数空气污染指数(Air Pollution Index, API)是反映空气污染物,如最常见的氮氧化物、悬浮粒子(来自汽车)和二氧化硫(来自工厂)水平的一个指数,一般是根据实际污染物观测值并用特定公式算
  • 叶卡捷琳堡叶卡捷琳堡(俄语:Екатеринбу́рг),亦称凯瑟琳堡,曾称斯维尔德洛夫斯克(Свердло́вск),位于乌拉尔山脉东麓,伊塞特河由西北向东南穿城而过。叶卡捷琳堡是俄罗斯
  • 杜塞尔多夫机场杜塞尔多夫机场(德语:Flughafen Düsseldorf,IATA代码:DUS;ICAO代码:EDDL),是德国第三大机场,位于德国北莱茵-威斯特法伦州首府杜塞尔多夫,距离杜塞尔多夫市中心约8公里。该机场也是德
  • 逆光逆光一种是由于被摄主体恰好处于光源和照相机之间的状况,这种状况极易造成使被摄主体曝光不充分。在一般情况下摄影者应尽量避免在逆光条件下拍摄物体,但是有时候逆光产生的特
  • 文艺复兴风格之热带式建筑文艺复兴建筑是在公元14世纪在意大利随着文艺复兴这个文化运动而诞生的建筑风格。基于对中世纪神权至上的批判和对人道主义的肯定,建筑师希望借助古典的比例来重新塑造理想中
  • 鲍里斯·叶夫多基莫维奇·谢尔比纳鲍里斯·叶夫多基莫维奇·谢尔比纳(俄语:Борис Евдокимович Щербина,1919年10月5日-1990年8月22日),是一名苏联政治家、工程师,曾任苏联部长会议副主席、石
  • 冲动 (心理学)冲动是由多重因素组成的架构(英语:Construct (philosophy of science))。这个架构包含基于一时的渴望、点子、想法而行动的倾向。行为特征包括没有预想、预先规划、深思熟虑、
  • 导引 (气功)导引是一项以肢体运动为主,配合呼吸吐纳的养生方式,源于上古的舞蹈动作。春秋战国时期,导引术获得长足的发展,出现了“熊经”、“鸟伸”等术势。马王堆三号汉墓出土《导引图》的