大家好,质量和时间的关系相信很多的网友都不是很明白,包括时间有质量吗也是一样,不过没有关系,接下来就来为大家分享关于质量和时间的关系和时间有质量吗的一些知识点,大家可以关注收藏,免得下次来找不到哦,下面我们开始吧!
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一、质量越大时间越慢与速度越大时间越慢有关系吗
现在流行的一些有关相对论的说法中,有很多是错误的,比如“速度越大时间就越慢”,就是其中的一个错误结论。
这个说法不是相对论的观点,因为在相对论中,单独一个物体不存在速度的概念。连速度都没有,又哪来的“速度越大……”之说?
我们看一下在相对论中的速度定义:两个质点之间的相对距离的变化率叫作两个质点的相对速度。
假设有一个人坐在路边看书,相对地面或椅子,他是静止的。
以旁边走路的人为参照物,他的速度可能是1.3米/秒,
以路上行驶的汽车为参照,他的速度可能是13米/秒。
以当当起飞的飞机为参照,他的速度可能是130米/秒。
要是以飞行的炮弹为参照,他的速度可能是1300米/秒。
要是以国际空间站为参照,他的速度可能是13000米/秒。
要是以一颗流星为参照物,他的速度可能是130000米/秒。
他的速度是快还是慢?不同参照系上看他的速度不同,要是速度越快时间就越慢,他的时间按谁的速度变?该变成多慢?
在相对论中单独说一个物体的速度快慢是没有任何意义的,所以,所有的单独说一个物体的速度越快就越怎么样的说法都是违背相对论的基础理论的。所谓的一个物体的速度,是经典物理学中相对以太的速度,在相对论中不存在以太。
试想一下,茫茫宇宙中,假如只有一个物体,没有任何参照物,能说这个物体的速度是快还是慢吗?就像那个看书的人,它自己无论如何都看自己是静止的,并按麦莫实验的 *** 来测量,它也是静止的,因为它相对“以太”是静止的。
要是除了这个物体外,还有一个物体,虽然在那个物体看来,它有了速度,但是就像那个年的人一样,有没有飞机,有没有汽车,有没有流星,关他什么事?凭什么别人物体上看他的时间该变他就变?
所以如果宇宙中有两个物体,每个物体都是独立自主的,都与其他物体的存在与否没任何关系(单从相对运动上说,不涉及引力问题),现其他物体是否在相对它运动,以及相对速度是多少没任何关系。每一个物体都可以忽视其他物体的存在而认为自己是静止的。
所谓的时间变慢,其实是从一个惯性系上观测另一个惯性系上的时间才发生的观测误差,这个误差的来源有两个:
一是光速有限大造成的光程差,这是时间、速度与距离的关系,并不是相对论的内容。
二是任何惯性系上测量到的光速都是c,造成了从一个惯性系上观测另一个惯性系上的时间产生了变形。
这个原理其实很简单,就像我们看远处的物体会变小一样。
其实应该这样表达:相物体相对距离越远,互相看对方就显得越小,相对速度越快,互相看到对方的时间就越快。
如果想从测量到远处物体的尺寸来计算真实尺寸,那一定要在测量到的数值上乘一个大于1的因子。我们不会因为要乘一个大于1的因子,就说物体越远的物体越大。
同样的,我们要用测量到的时间来计算对方的真实时间,那一定是在测量到的时间数值上乘一个小于1的因子(比如洛伦兹因子),我们也不应该因为乘了一个小于1的因子就说:速度越快时间就越慢吧?
至于质量越大时间就越慢,这种说法也一样有一定的问题,属于表达方式错误,按分类,应该是语文没学好。正确的说法应该是质量越大的物体周围的时间越慢。
学过笛卡尔坐标系的人都知道,空间分1维、2维、3维、4维、5维……
一维空间是一条线(不一定是直线)空间。
二维空间是一个面(不一定是平面)空间,在平面空间上可以画出线,表示一个一维空间。但是线不能在一维空间中画出来。
三维空间是一个立体(不一定是均匀的)空间,在三维空间中可以画出面、线、表示出二维空间和一维空间。但是不能画出三维空间。
好了,这说明空间只能在比自己的维数高的空间中“画”出来,不能在同维或低维空间中画出来。
如果一个一维(线)空间是弯曲的,我们都知道弯曲是什么意思,但在这个线空间中,是无法表达出来的。弯曲只能在二维以上的空间中画(表达)出来。
如果一个二维(面)空间是弯曲的,那只能在三维空间中“画”出来。
那么我们可以推论:在我们的四维空间中,我们无法画出四维空间,也无法感觉出空间的变形和弯曲。四维空间只能在五维空间中表达出来。
但是人们有人们的办法,我们都学过三视图原理,对于一个五维空间,我们可以把四个坐标轴的关系用六个二维空间表达出来。(x,y)、(y,z)、(x,z)、(x,t)、(y,t)、(z,t)。
把这些坐标值列成一个表(数学上叫矩阵),不过我们不理它叫什么。从这六个坐标中看出,有三个是速度(时间与距离的)关系。显然,一个惯性系在这个空间中一定是各向均匀的,而一个非惯性系,一定是至少有一个坐标轴的刻度非线性分布,显然,不论是t轴非线性分而还是XYZ三个轴非线性分布。总之,在这样的坐标系中的系统一定是一个变速运动的系统。
好了,从几何角度已经非常清楚的知道,加速度就是空间的弯曲。
在物理学中,F=ma是最基础的公式之一,换个写法就是a=F/m,这是什么意思呢?
左边就是加速度(空间弯曲度),右边是“单位质量所受的引力”那就是引力场强度。
因此,我们就明白了:加速度就是引力场强度值,也是四维空间的弯曲率。
质量越大的物体周围的引力场强度也越大,也就是说周围空间弯曲的曲率也越大,
在大质量天体产生的引力场中,越靠近天体,引力场强度就越大,是一个非线性分布的,把这样的一个引力场绘制在上面的四维空间坐标组中,就会发现越靠近引力中心的尺度小,时间会越慢。这就说明了引力场强度(加速度)越大,时间就会越慢,同时长度也会越短。(叫做时空密度增大)。
质量越大的物体周围的时间越慢,不是因为质量大,而是因为引力场强度增大。
这和相对速度越大,相对质量就越大是不同的概念,首选所指的对象不同,其次因果关系对象不同。
二、空间和时间的时、空、质之间的基本关系
时、空、质在内涵上是既各自独立又相互联系着的三个绝对概念。时间公理、空间点分理、质量总体分理表达了它们的各自独立性,而空时关系分理和质空关系分理则表达了它们的相互联系性。空时关系分理和质空关系分理表明U=U(T)和M=M(U),即空间所经历者为时间和质量所充满者为空间,就是说:“时空随质度”。质量是三要素中的原生要素,没有质量就没有空间,没有空间就没有时间,如果采用老子道德经的诗化描述,则有:原生质,质生空,空生时,时生万物。
时空质的外延部份涉及到其数值测度问题,其测度数值都是相对于参照系的,而且都只能够是近似值。测度时空质的数值是科学上要具体解决的问题。在爱恩斯坦以前是在虚拟静止参照系下分别测度的,具体了它们的各自独立性;爱恩斯坦增加了在实际运动参照系下的共尺测度 *** ,具体了它们的相互联系性。
时空质的依存关系确立了事物的演化秩序。如果在测度上以绝对常量光速c为共尺,此秩序可由以下爱因斯坦狭义相对论公式具量表达:
T=γ(t-vr/c^2),动时间T,静时间t,相对运动下钟变慢;
R=γ(r-vt),动距离R,静距离r,相对运动下尺变短;
M=γm,动质量M,静质量m,相对运动下质变大。
用绝对常量去测度各种变量以求取变量间的函数关系,是人类的小智慧;而用无限长的时空质尺子去测度“历时有尽”的事件和“占空有界”的物件以创造万事万物,则是宇宙的大智慧。人类若能够从中有所领悟,必能够走出“相对”的迷宫,步入“绝对”的圣境!
在《宇宙哲学》中,人类的所有概念都可以由下述三条公理直接定义或演绎定义。表O、宇宙三公理公理分理一分理二时间T无尽:t∈(-∞,+∞)永前:△t>0空间U无界:r∈[0,+∞)永在:r=ct质量M无限:m∈(0,+∞)永在:dρ_η≠dρ_0一、时间公理:时间无尽永前。表达式:T={t∈(-∞,+∞)}∩{△t>0}。
时间公理分为时刻分理和时段分理两部份。
1、时刻分理:t∈(-∞,+∞)为“无尽”,指“时间没有起始和终结”。
时刻无限多、刻刻不同是时间本性之一。t为时刻,其测量数值为实数。
2、时段分理:△t>0为“永前”,指“时间的增量总是正数”。
时段单向延续是时间本性之二。△t为时段,其测量数值为大于0的实数。
二、空间公理:空间无界永在。表达式:U={r∈[0,+∞)}∩{r=ct}。
空间公理分为点分理与空时关系分理两部份。
1、点分理:r∈[0,+∞)为“无界”,指“空间里任一点都居中”。
点数无限多、点点不同又点点平权是空间本性。这里点P=(r,θ,φ)[球坐标],r为P点到球坐标系原点的距离,其测量数值为非负实数,θ∈[0,π],φ∈[0,2π]。
2、空时关系分理:r=ct为“永在”,指“空间永现于当前时刻”。
任何空间点都必然出现在当前时刻是空间与时间的基本关系。这里c为光速常量。因为根据狭义相对论中的四维时空概念,时空间隔ct-r=0是不变量,即时间和空间之间没有间隔,所以r=ct表示P点是光即时到达之点,也就是表示“空间永现于当前时刻”。
三、质量公理:质量无限永有。表达式:M={m∈( 0,+∞)}∩{(dρ)_η≠(dρ)_0}。
质量公理分为总体分理和质空关系分理两部份。
1、总体分理:m∈(0,+∞)为“无限”,指“宇宙的总质量无限大”。
总质量无限大是质量本性。这里m为静质量。
2、质空关系分理:(dρ)_η≠(dρ)_0为“永有”,指“永不均匀地布满空间”。
“宇宙空间内的任何部份都充满着质量,不存在不含质量的纯空,但各点的微密度都不相同”,这是质量与空间的基本关系。(dρ)_0为任意指定一空间点的密度,(dρ)_η为其他的任意空间点的密度,(dρ)_η≠(dρ)_0表示每点的微密度都不相等,就是说“质布空间永不均”。这里密度ρ=m/u,微密度dρ=dm/du,其中dm为无穷小的质元;du为无穷小的空元,其中u为域积,包括点、线、面、体之积;η为正整数。“质布空间永不均”在量子力学上表达为“测不准原理”注1。著名的布朗运动就是由“质布空间永不均”造成的注2。
增量恒为正,时间没始终。空间存现在,点点可居中。
质量无穷大,不均布满空。时空随质度,生灭理相同。
时间、空间、质量合称宇宙三要素,分别简称时、空、质。宇宙三要素定义式概念内涵外延,n为正整数推论时间 T={t∈(-∞,+∞)}∩{△t>0} T=∑(t∪→△t)_n=∑t_n∪∑→△t_n t=∫dt空间 U={r∈[0,+∞)}∩{r=ct} U=∑(→r∪u)_n=∑→r_n∪∑u_n u=∫du质量 M={m∈(0,+∞)}∩{(dρ)_η≠(dρ)_0} M=∑m_n=∑(ρu)_n m=∫dm这三要素的定义概括了所有人类学科关于时间、空间、质量定义的内涵和外延。时、空、质定义中的内涵分别就是时间公理、空间公理、质量公理,外延则由各自内涵的本性分理分别演绎推导得出:因为“三无”,所以时空质的每部份都有限可测,但部份数却都可以无限多。内涵表达了时空质之尺都是无限长的,外延分别表达了时间可以任分时刻以分段并测量各段长、空间可以任分区域并测量各区域大小、质量可以任分部分并测量每部份数值的多少。根据时空质的定义可以推导出时空质分别由其素元所积成。
内涵T={t∈(-∞,+∞)}∩{△t>0};外延T=∑(t∪→△t)_n=∑t_n∪∑→△t_n。
即内涵是无尽永前;外延是各时刻顺序或各有限时段长短的测量数值。
(t∪→△t)_n表示时间的任一有限部份,即每部分都是有限的但部份数却可以无限多。式中的t_n表示第n时刻值,△t_n表示第n时段的长度值。→△t_n表示第n时段,其中→△t=△t→l=(t1-t)→l,其中→l是单位向量,表示时刻只有增加的方向,即表示时段的唯一方向,又其中t1是后时刻或现在时刻值,t是前时刻或过去时刻值。
A、∵t∈(-∞,+∞)[时刻无限多、刻刻不同]∴t_n∈(-∞,+∞)[t_n表示可以任意选定坐标系并任意选取n多个时刻值以比较其先后顺序]。
B、∵t∈(-∞,+∞)∩△t>0[时刻无限多、刻刻不同且时段单向延续]∴△t_n>0,即存在→△t_n [→△t_n表示可以任意选取n多个段长有限的单向时段以比较其长短]。
内涵表达了时间之尺是无尽永前的,外延表达了时间可以任意分刻测位或分段测长。
其中时元dt=t1-t→0,dt的前时刻t为dt的极限值。
证明:∵△t>0[任选时段都大于0]∴△t=t1-t→0=dt[△t可以无穷小],∴t=∫dt。
因为时间的上述特性,所以我们才能够用不同的单位来测量时刻和时段的值。如物理学在国际单位制(SI)中,把测量时间的基本单位秒(s)定义为:铯-133的原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间;在天文学上的历书时中又把秒(s)定义为:1900年1月0日12时正回归年长度的1/31﹐556﹐925.9747;在生活中又常用毫秒ms、分min、小时h、日(天)d等等时间单位。
因为时间的上述特性,所以我们研究宇宙各部份变化规律的所有学问才可能产生。
因为时间的上述特性,所以在宇宙中万事万物才可能产生、变化和消亡!
内涵U={r∈[0,+∞)}∩{r=ct};外延U=∑(→r∪u)_n=∑→r_n∪∑u_n
即内涵是无界永在,外延是各有限部份空间相对位置或大小的测量数值。
(→r∪u)_n表示空间的任一有限部份,即每部份都是有限的但部份数却可以无限多。式中的r_n表示第n个点的坐标值,u_n表示第n个有限点群大小的域积。
A、∵r∈[0,+∞)[点数无限多、点点不同又点点平权]∴r_n≥0[[r_n表示可以任意选定坐标系并选取n多个点位数值以比较其位置的相对方位]。
B、∵r_n≥0[可以任意选点]∴u_n>0[u_n表示互相联结着的点可以合而为一有限的点群区域,并且可以任意选取n多个点群以比较其大小]
内涵表达了空间之尺是无界永在的,外延表达了空间可以任意划分区域并测度各区域大小。
证明:∵u_n>0 [任选区域都可以无穷小]即存在空元du,∴u=∫du。
因为空间的上述特性,所以我们才能够用不同的单位来测量空点相对位置和空域具体大小的值。如物理学上把测量长度的基本单位米(m)定义为:光在真空中行进1/299 792 458秒的距离,而常用的单位还有千米(km),分米(dm),厘米(cm),毫米(mm)微米(μm)纳米(nm)等等。又如中国的里、丈,英国的英寸、码,航空航海上的海里、节等等。在计算面积、体积时也一样可以使用不同的单位。
因为空间的上述特性,所以我们才能够把空间分解为不同的部份并研究它们之间的关系,产生了几何学、代数学和逻辑学。这一点在下面第三篇有关几何学、代数学和逻辑学的章节中有具体的论述。
内涵M={m∈(0,+∞)}∩{dρ_η≠dρ_0};外延M=∑m_n=∑(ρu)_n
即内涵是无限永有,外延是各有限部份空间内填充内容多少的测量数值。
m_n表示质量的第n有限部份的静质量值,即每部份的静质量都是有限的但部份数却可以无限多。
∵m∈(0,+∞)[总质量无限大]∴m_n>0 [m_n表示可以任意选取n多个有限部份以比较其多少]。
内涵表达了质量之尺是无限永有的,外延表达了质量可以任意分部并测度各部份数值的多少。
证明:∵m_n>0 [任选部份都可以无穷小]即存在质元dm,∴m=∫dm。
因为质量的上述特性,所以我们才能够用不同的单位来测量具体物体所含质量多少的值。如物理学在国际单位制中的基本单位千克( Kg):纯水在4℃时的质量、中国的斤、英国的磅等等。
因为质量的上述特性,所以我们才能够通过化学研究找到分子和原子,才能够通过粒子物理学的研究找到质子、中子、电子、夸克等微观粒子。这一点在下面第三篇关于化学、粒子物理学的章节中有具体的论述。
因为质量永不均匀地布满空间,分布状态在随时地变动着,所以质量在改变空间的分布状态时便产生了物理学上称之为惯性或万有引力的可测量现象。这一点在下面第三篇关于牛顿力学和量子力学的章节中有具体的论述。
从上述三素各自的推论可知:时元值dt、空元值du、质元值dm都是无穷小变量,所以我们对时间(时刻、时段)、空间(点位置、距离、面积、体积)、质量(静质量、动质量)等的具体测量数值都只能够是近似值,这一点已经为量子力学上的“测不准原理所体验、测得。宇宙三要素定义简表概念内涵1内涵2外延时间时间没有起始和终结时间的增量总是正数各时刻顺序或各有限时段的长短的测量数值空间空间里任一点都居中空间永现于当前时刻各有限部份空间相对位置或大小的测量数值质量宇宙的总质量无限大永不均匀地布满空间各有限部份空间内填充内容多少的测量数值
三、速度、质量与时间之间的关系
如果某事件发生在你的坐标系中,经历的时间为t。另一坐标系与你的相对速度为v
那么在它眼中,这一事件经历的时间t'=t/根号下((c方-v方)/c方)
这样当v趋近于c的时候,t'就趋近于无穷
质量是通过动能来计算的。我们常用的动能公式E=0.5mv方其实是不对的
实际上应该是E=0.5v方m/根号下((c方-v方)/c方)
这样任何就好象当速度接近于c时,任何有质量的物体其动能都趋近于无穷。如果继续为其加速,就好象为一个无穷质量的物体加速一样不可能。(但是请注意,这并不是说质量真的增大了。因为没有证据证明物体的速度增大,其造成和受到的万有引力也相应增大。)
相对速度在坐标系运动的方向上在二者看来都是一样的。所不同的就是同一件事在甲看来可能是10秒钟移动了10米,而在乙就变成了5秒钟移动了5米。
关于质量和时间的关系,时间有质量吗的介绍到此结束,希望对大家有所帮助。