时间的定义

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当前还没看到有物理教科书或主流物理学著作明确清晰定义了时间,但各主要物理流派都将时间当作重要物理量。所以有一个清晰的对时间的定义是必要的。

摘要:用集合论映射的方法定义时间,将时间定义在宇宙整体变换的映射上。假设宇宙的基本组成单位为空间基本量子。由于将时间定义在宇宙整体变换的映射上,所以该定义下,不存在相对时间,或局部时间等概念。上个世纪物理学家否定电磁波传导介质的理由是没有发现基于光速的速度叠加,但这个上世纪的推断忽略了另一种可能,即有质量物体的运动也是在同一介质上的传导波,没有东西真正穿越了空间,而光速是该介质上的最大传导速度,也就不存在超过光速的速度叠加。本定义所基于的假设与大部分已知物理现象和实验结果相洽。

关键词:时间的定义;空间基本量子;双缝实验/绝对光速/测不准的另一种解释

前言:相对论理论和量子力学理论都没有对时间进行清晰定义,但都将时间作为其理论中的重要物理量。一个对时间清晰的定义是有必要的。本文从探讨宇宙的组成开始,用到了一些基本的代数学思维和方法,用变换系统的思维来理解时间,从而得出一些有趣的推理结果,比如时间是有限的推断。本文主要基于能量守恒定律和上世纪物理学家普朗克的研究成果,受到了相对论中时空扭曲描述和量子力学中场量子等概念思维的启发.

一些基本假设(这些假设在我已知的范围内与现有发现的物理现象相洽):

1 宇宙是在膨胀的

2 宇宙的总能量守恒,不考虑宇宙之外的情形。

3 宇宙由空间基本量子组成

4 引力场量子,电磁场量子都是空间基本量子的某种能量态,空间基本量子是电磁波传导的介质,有质量物质的运动本质上也是空间基本量子上传导的波。

5 空间基本量子有若干个能量激发态,其中基态和质量态也是空间基本量子的某种激发态。 由宇称不守恒的相关实验现象推导出空间基本量子的基态存在一个基态能量,且很可能以基态自旋的形式。

6 熵增律是宇宙基本规律。

定义的过程:

A宇宙的基本组成单元:空间基本量子。

现代物理学的场量子等概念说明现代的物理学家们也同意宇宙中真空的部分不是虚空的。而根据宇称不守恒的相关实验和推导,可以得出一种可能性:宇宙的基本组成单元存在能量基态。这里假设,宇宙是由空间基本量子组成,引力场量子,电磁场量子都是空间基本量子的某种能量态,空间基本量子是电磁波传导的介质,有质量物质的运动本质上也是空间基本量子上传导的波。

B宇宙的构造:由能量守恒和普朗克发现的能量传导量子化的现象,可以进一步


假设宇宙由N个空间基本量子组成,每个空间基本量子有M种能量态,宇宙最多一共可以生成M的N次方种变换。由于能量守恒和熵增还有相近时间点的变换是关联的几重约束使宇宙的变换数量远低于M的N次方种。




即我们这个时间的构造是离散的且是个有限集。



C时间的定义:



C1




设宇宙可能有的所有变换的个数为J,J小于M的N次方。





C2




按时间序列相邻的两个变换的时间间隔就是普朗克时间,即最小时间间隔。





C3




时间的发展方向就是熵增的方向,变换的方向就是熵增的方向,所以变换是不可逆的。





C4




在宇宙所有J个可能变换中,每一个变换都对应一个熵值,同一个熵可能对应多个变换,这些同熵的变换,我称为平行变换。但一个时刻只可能在平行变换中出现一个变换。全部J种变换可以用K个熵值来划分,(J种变换映射到K个熵值上,但不是单射)K小于J,而这K个熵值就是时间的双射。这里的K个就是以普朗克时间定义的时间最小间隔划分下的时间点的个数,也就是说时间点的数量是有限的,时间的分布是离散的。所以时间不是无穷的。



C5




由于变换是有限的,变换随着熵增是不可逆的,同一个熵值可能对应多个平行变换,所以宇宙变换对应的熵值是有限且小于变换个数的,所以时间是有限的,而不是无穷的。

对现有现象的另一种解释:

关于光速绝对:上个世纪物理学家否定电磁波传导介质的理由是没有发现基于光速的速度叠加,但这个上世纪的推断忽略了另一种可能,即有质量物体的运动也是在同一介质上的传导波,没有东西真正穿越了空间,而光速是该介质上的最大传导速度,也就不存在超过光速的速度叠加。

关于测不准:如果认同光是在空间基本量子上传导的纯传导波就很容易理解测不准现象。因为一个传导波上的速度是传导速度。明确了是传导速度就很容易理解了,因为如果测到位置,其实是测到传到了哪个空间基本量子上,那么这时肯定测不到传导速度;反过来如果测到了传导速度,当然也就无法确定位置。而实际上目前人类的测量水平应该测不到具体传导哪一个空间基本量子上,特别是空间在不断膨胀的情况下。

关于双缝实验:双缝实验的本质在于电子到达双缝前的传导是个满足某个概率函数的,可累积(可用卷积描述)随机的波传导,实际上电子在空间上造成的可卷积的随机振荡的涟漪对两条缝的激发源一侧的空间都存在影响,在两条缝的另一侧自然就可观察到干涉条纹了。多次单电子过单缝试验,实际过缝隙的是电子在空间中传导造成波动叠加,不同的涟漪波过缝自然会在缝隙粗糙的边缘反射出不同的波造成干涉,哪怕是单次单电子过单缝,只要试验足够灵敏,也应可观察到可能不那么明显的干涉,所以对单缝叠加实验也可以做类似的解释。

关于宇称不守恒:一个陀螺,顺时针抽一鞭子和逆时针抽一鞭子,力度相同,这就叫镜像操作,但如果镜像操作得出的结果不同,意味着这个陀螺本身可能存在一个基态自旋,所以镜像操作后观察到是有差异的。有了这个空间基本量子的能量基态的假设,就很好理解宇称不守恒了。反过来说,根据宇称不守恒的相关实验的结果,可以推理出宇宙基本组成单元可能存在以自旋或自振形式的能量基态。具有基态能量的空间基本量子是不是就是学界一直寻找的暗物质,而空间基本量子携带的基态能量是不是就是所谓暗能量?

本文作为提出一种与现有物理现象相洽的假设和对时间进行基于这些假设下的定义,不能被称为结论,最多只能当作对时间的认识。希望有更多的人给出时间的定义。



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