Физика определение время: HTTP 429 – too many requests, слишком много запросов

Определение времени в физике: Время в классической механике – Физика

Физика – конспекты, новости, репетиторы » Техническая энциклопедия

Опубликовано 27.07.2021

Время — абстрактная физическая величина.

Время, прошедшее между двумя событиями, можно определить на основе равномерного движения (например, движение света между двумя параллельными зеркалами, вращение Земли ) или на основе повторяющегося явления (например, колебания гравитационного поля). маятник , упругий маятник , LC-контура и т. д.). Этот метод может определять время только для той точки в пространстве, где находится измерительный прибор ( часы ). Для других точек в пространстве необходимо сначала установить понятие «удаленной одновременности» — критерий, с помощью которого можно определить, одновременны ли два события, происходящие в разных точках пространства, или нет.

Время в классической механике
В классической механике считается «самоочевидным», что одновременность двух событий является свойством, не зависящим от наблюдателя, и что хронологический порядок и продолжительность явлений не зависят от наблюдателя или экспериментатора. Таким образом, набор моментов времени изоморфен множеству точек на прямой:

каждое событие соответствует уникальной точке на временной оси,
чтобы связать число с каждой временной точкой, необходимо установить начало отсчета времени (время, которое мы обычно отмечаем как «0») и измерять продолжительность между этим временем и временем «0».
Время в классической механике однородно (оно постоянно течет так же быстро), на него не влияют объекты или явления, которые имеют место, и оно не зависит от пространства

ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ? И ЧТО ТАКОЕ ПРОСТРАНСТВО-ВРЕМЯ?

Пространство и время. Что это такое Квантовая физика

Теория относительности на пальцах от Стивена Хокинга

Теория относительности для чайников (часть 1)

Классическая механика | Лекции по физике – физик Кирилл Половников | Научпоп

Почему гравитация ЗАМЕДЛЯЕТ ВРЕМЯ? (feat. Артур Шарифов)

Расчёт пути и времени движения. Физика 7 класс.

Что Такое Время?! – Понятие о Времени

ФИЗИКА ЗА 5 МИНУТ – МЕХАНИКА

Л. 21. Инверсия времени в квантовой механике.

Урок 16 (осн) Средняя скорость. Вычисление пути и времени движения

Почему физики считают, что тень скрывает целые миры и рушит наши представления о времени?

Принцип относительности. Постулаты теории относительности | Физика 11 класс #33 | Инфоурок

Задача из ЕГЭ по физике │Анализ графика #1

ФИЗИКА 7 класс : Скорость. Путь. Время. | Видеоурок

Физика 7 кл (2013 г) Пер §16 Упр 4 №4 . График зависимости скорости равномерного движения тела от вр

Движение, пространство, материя, время

Теория относительности Эйнштейна – о чём она? Простое объяснение

Детский эфир «Теория относительности: скорость света, пространство и время» рубрики «Физика на обед»

Квантовая физика для чайников!

Поделиться или сохранить к себе:

Что такое время?

Несмотря на то, что явление времени кажется интуитивно понятным и является фундаментальным понятием в философии и науке, точное определение времени до сих пор не сформировано. В данной статье мы рассмотрим несколько основных концепций времени с точки зрения науки.

 

 

Классическая физика

Классическая физика сложилась до возникновения теории относительности Эйнштейна и квантовой теории. Согласно классической концепции времени, время – непрерывная величина, которая не определяется чем-либо и является априорной характеристикой мира. Время – основное условие протекания каких-либо процессов в мире. Такое время одинаково течет для всех процессов и во всех точках мира, при этом нет ничего, что способно повлиять на ход времени. Несмотря на то, что тела и процессы могут ускоряться и замедляться, течение времени равномерно. В связи с этим с точки зрения классической физики время называют абсолютным. Эти свойства времени описал Исаак Ньютон в своем труде «Математические начала натуральной философии» 1687-го года.

«Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона

В классической механике переход от одной системы отсчета (инерциальной) к другой описывается так называемыми преобразованиями Галилея. Уравнения механики Ньютона по отношению к данным преобразованиям являются инвариантными, из чего выплывает абсолютность времени.

Следует отметить, что в классической физике для времени не выделяется определенная ось, так как в рамках данной концепции течение времени в обратную сторону равносильно обычному его течению.

Термодинамика

В отличие от классической физики, термодинамика утверждает, что время необратимо в силу второго закона термодинамики. Согласно этому закону существует некоторая функция состояния – энтропия, которая не убывает в любых процессах в замкнутых системах. Если бы время могло идти в обратном направлении, энтропия бы в таких системах уменьшалась, что противоречит вышеизложенному закону.

Термодинамика отличается жестким требованием существования оси времени.

Квантовая механика

В большинстве своем концепция времени в рамках квантовой механики схожа с интерпретацией классической физики, то есть время течет равномерно.

Однако, основным отличием данного определения является необратимость времени. Это связано с тем, что процесс измерения несимметричен во времени. Измерение в данный момент даст информацию о состоянии объекта в прошлом, но в будущем даст новое состояние.

Релятивистская физика (теория относительности Эйнштейна)

Наиболее популярной концепцией времени сегодня является определение времени в рамках теории относительности Эйнштейна.

Альберт Эйнштейн во время чтения лекции (Вена, 1921) /фото: Википедия /Общественное достояние

Прежде всего следует отметить основные постулаты данной концепции:

• Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.
• Физические законы одинаковы во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.
• Любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него.

Исходя из вышеупомянутых постулатов, можно утверждать, что события, которые происходят одновременно в одной системе отсчета, могут быть не одновременны в другой системе отсчета, движущейся относительно первой системы отсчета. Таким образом, в рамках данной концепции ход времени зависит от движения выбранной системы отсчета. Проще говоря, скорость хода часов зависит от того, кто их носит.

Интереснейшим аспектом данной теории является влияние гравитации на течение времени. В рамках данной концепции пространство и время являются несамостоятельными частями одного пространственно-временного континуума. Тогда вблизи массивных объектов искажается не только пространство, но и изменяется скорость течения времени.

Искривление пространства-времени как результат гравитационного возмущения

В релятивистской физике время определяется как четвертая координатная ось системы координат, три другие оси которой представляют три пространственные координаты «нашего трехмерного мира». Таким образом каждое тело имеет так называемую мировую линию. Если рассматривать данное тело в упомянутой четырехмерной системе координат, то оно будет представляться протяженным множеством этих тел. То есть в каждый момент времени своего существования тело будет наноситься на четырехмерную систему координат, в зависимости от его пространственного, а также временного положения.

Мировая линия человека (упрощенно), где X и Y — две пространственные координаты, а T — временная координата

Что же такое время?

Исходя из сказанного выше, становится ясно, что человечеству совершенно неясно, что такое время. Перечисленные здесь теории лишь пытаются математически (и геометрически) определить время, как нечто, что может использоваться в дальнейших расчетах для объяснения наблюдаемых явлений.

Опираясь на постулаты, выплывающие из основных концепций времени, можно попытаться сформулировать следующее субъективное определение:

«Время – априорный геометрический параметр, который характеризирует движение, определяет длительность существования всех процессов, есть условие существования изменения.

Является неотъемлемой частью пространственно-временного континуума, есть его четвертая координата наряду с тремя пространственными. Время способно искривляться в результате гравитационного возмущения, при этом является необратимым. Данное явление относительное и зависит от выбора системы отсчета и ее скорости. Подчиняется постулату причинности, согласно которому любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него».

Картина Сальвадора Дали «Постоянство памяти» 1931 г

Данное явление невозможно представить в уме, а потому ученые со всего мира пытаются объяснить его математически, что пока остается непосильной задачей и вызывает множество разногласий в научном сообществе. Если же ученому задать вопрос «Что такое время?», то скорее всего в ответ Вы услышите – «Это то, что измеряется часами».

Источник: Spacegid

Физика времени – что такое время?

В естественных науках время — это просто то, что показывают часы, но за этим скрывается целый ряд различных концепций времени, используемых в физике

Физика — единственная наука, которая явно изучает время, но даже физики согласны с тем, что время является одним из самые трудные для понимания свойства нашей вселенной.

Однако даже в самых современных и сложных физических моделях время обычно считается онтологически « базовым 9».0004» или первичное понятие, не состоящее из чего-либо и не зависящее от чего-либо еще.

Обычно в науке время определяется его измерением: это просто то, что показывают часы. Физика, в частности, часто требует предельного уровня точности в измерении времени, что привело к требованию рассматривать время как бесконечно делимый линейный континуум , а не квантованный (т.е. состоящий из дискретных и неделимых единиц). С современными стандартами атомного времени, такими как TAI и UTC (см. раздел о стандартах времени) и сверхточными атомными часами (см. раздел о часах), теперь можно измерять время с точностью до 10

−15 секунд, что соответствует ошибке примерно в 1 секунду примерно за 30 миллионов лет.

Но несколько различных концепций и применений времени исследовались на протяжении столетий в разных областях физики, и мы рассмотрим некоторые из них в этом разделе.

В нерелятивистской или классической физике понятие времени обычно используется как абсолютное время (также называемое ньютоновским временем в честь его самого известного последовательный темп для всех повсюду во вселенной, и по существу неощутимый и математический по своей природе. Это согласуется с повседневным восприятием большинства людей того, как течет время.

Однако, с момента появления относительности в начале 20 ^го века, релятивистское время стало нормой в физике. При этом учитываются такие явления, как замедление времени для быстро движущихся объектов, гравитационное замедление времени для объектов, попавших в экстремальные гравитационные поля, и важная идея о том, что время на самом деле является лишь одним из элементов четырехмерного пространства-времени .

Теория относительности также допускает, по крайней мере теоретически, перспективу путешествия во времени, и есть несколько сценариев, которые допускают теоретическую основу путешествия во времени.

Существуют даже теоретические частицы, путешествующие во времени быстрее скорости света, такие как 9.0003 тахионов и нейтрино . Однако концепция путешествия во времени также несет с собой ряд парадоксов , и ее вероятность и физическая практичность ставятся под сомнение многими физиками.

Квантовая механика произвела революцию в физике в первой половине 20-го ^-го -го века и до сих пор представляет собой наиболее полную и точную модель Вселенной, которая у нас есть. Время, возможно, не является таким центральным понятием в квантовой теории, как в классической физике, и на самом деле не существует такой вещи, как «квантовое время» как таковое. Например, кажется, что время не делится на дискретные кванта , как и большинство других аспектов реальности. Однако различные интерпретации квантовой теории (например, копенгагенская интерпретация , многомировая интерпретация и т. д.) имеют некоторые потенциально важные последствия для нашего понимания времени.

Большинство физиков согласны с тем, что время имело начало , и что оно отсчитывается от Большого Взрыва и действительно возникло вместе с ним около 13,8 миллиардов лет назад. Вопрос о том, как и когда время может закончиться в будущем, является более открытым вопросом, в зависимости от различных представлений  окончательная судьба вселенной и другие умопомрачительные концепции, такие как мультивселенная .

Так называемая стрела времени относится к одностороннему направлению или асимметрии времени , что приводит к тому, что мы инстинктивно воспринимаем время как движение вперед от фиксированного и неизменного прошлого, хотя и настоящего, к неизвестное и неопределенное будущее. Эта идея имеет свои корни в физике, особенно во втором законе термодинамики , хотя были идентифицированы и другие, часто связанные, стрелы времени.

>> Абсолютное время

Что такое определение времени в физике? — Демистифицировать науку

17 марта

17 марта Что такое определение времени в физике?

Демистификация науки

Астрофизика и космология, механика, термодинамика

Мы прошли долгий путь с тех пор, как Ньютон прославился тем, что заявил: «Я не определяю время». На самом деле становится все более очевидным, что, когда мы говорим о времени в физике, на самом деле мы имеем в виду измерение, считанное с часов. Итак, что же представляют собой часы в физике?

В физике в качестве часов можно использовать любое предсказуемое регулярное движение. Было разработано очень много часов, от обычных наручных часов, которые отмечают прохождение каждого дня, до изотопного распада, который используется для измерения времени в геологической и археологической шкале. Во-первых, давайте посмотрим на ваши наручные часы. Скорее всего, он работает с использованием кварцевого резонатора, который усиливает определенную частоту входной мощности. Частота вибрации кристалла определяется его формой и огранкой, а в каждых часах содержится кусочек кварца, настроил на вибрацию со стандартной частотой 32 768 раз в секунду. Эта стандартная скорость механически преобразуется в последовательное движение стрелок по циферблату, что приводит к последовательному ответу на вопрос «есть ли у вас время?»

Quartz регулярно вибрирует при электрической стимуляции, что делает его отличными часами. Изображение: Тад Зайдович

Кварц – не единственный возможный тактовый генератор. Чтобы определить время с помощью цезия-133, физики используют его предсказуемые переходы между квантовыми энергетическими уровнями. Кристаллы цезия дышат через этот переход около 9192 631 770 раз в секунду — в 280 000 раз быстрее, чем кварц — и может использоваться для высокоточных атомных часов. Они стали золотым стандартом для количественной оценки земного времени, но есть небольшая загвоздка. Они всегда говорят одно и то же время?

Первые атомные часы были изготовлены в Колумбийском университете, а затем адаптированы для цезия, изображенного выше, в Национальной лаборатории Великобритании. Изображение: Викимедиа.

Не совсем так. Когда физики говорят, что на время влияет гравитация или инерция, это не должно противоречить интуиции. Хотя многие научно-популярные статьи пытаются обыграть мистический аспект этой идеи, это может быть просто вопрос гравитационного давления.

Учтите, что давление воды на дне океана намного больше, чем давление у поверхности, полностью из-за гравитации. Каждая вода в вертикальном столбе притягивается ко всей земле внизу и толкается водным столбом наверху, создавая огромные силы на морском дне. Часы, основанные на атомной вибрации, ничем не отличаются. На поверхности Земли в условиях 1G они вибрируют медленнее, чем выше на орбите, где гравитационное давление меньше, чтобы гасить вибрацию.

На Эвересте гравитация меньше. В зависимости от ваших любимых часов время там будет идти медленнее или быстрее. Изображение: Ральф Кайзер

Мы знаем, что на Эвересте гравитация меньше, чем в Долине Смерти в Неваде, поэтому мы ожидаем, что часы в этих двух местах будут идти с разной скоростью. На самом деле, это подтверждается экспериментами, поскольку исследователи из Национального института стандартов и технологий показали, что изменение высоты всего на один метр приводит к ускорению хода часов. Никакого мистицизма не требуется — просто меньше гравитации, препятствующей атомной вибрации.

Самое забавное в часах то, что не все они ведут себя последовательно при изменении гравитации. Атомные часы ускоряются с высотой из-за уменьшения гравитационного давления, но часы, основанные на другом физическом механизме, такие как песочные часы, полностью остановятся к тому времени, когда вы выйдете на околоземную орбиту! Это подчеркивает идею о том, что гравитация влияет на движение, а значит, и на работу часов. Поскольку в физике время — это то, что говорят часы, нужно очень тщательно выбирать их часы, поскольку аспекты конструкции часов влияют на их полезность.

Как насчет солнечных часов? Солнечные часы — самые древние часы, известные человеку. Означает ли тот факт, что эти часы перестают вести отсчет времени ночью, что время останавливается в темноте? Если мы примем, что время — это то, что делают часы, а солнечные часы — единственные доступные нам часы, то у нас не будет иного выбора, кроме как признать, что в этих условиях время останавливается в темноте.

Это явно абсурдное утверждение, подчеркивающее важность признания того, что «время» — это просто то, что делают часы. Способность часов сказать что-то полезное о нашем субъективном переживании жизни зависит от нашего понимания а) ограничений используемых нами часов и б) выбора правильных часов для правильного вопроса.

Стрела времени имеет смысл только до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие и газовая комната не будет двигаться. Изображение: Ронни Каск

В физике стрела времени — это тенденция к беспорядку. По словам физика и писателя Шона Кэрролла: «Если вы возьмете весь воздух в этой комнате и поместите его в угол, это будет низкая энтропия. И затем вы отпускаете его, и он в конце концов заполняет комнату, а затем останавливается. И тогда воздух ничего не делает. В то время, когда оно меняется, есть стрела времени, но как только вы достигаете равновесия, стрела останавливается…»  Вот это одна холодная комната!

Кэрролл имеет в виду, что в его гипотетической воздушной комнате единственными доступными часами (временем) является скорость движения к энтропии. Это предсказуемое движение частиц воздуха. Как только дальнейшее продвижение к энтропии становится невозможным и, следовательно, нет движения, часы перестают работать. Это было полезно только до тех пор, пока существовало движение объектов относительно друг друга, и «конец времени» имеет смысл в этом условии, поскольку невозможность увеличения энтропии означает, что все уже давно мертво.

Время требует памяти в повседневной жизни. Изображение Филипе Фраде

Мы установили, что время — это то, что делают часы, что способность часов определять время зависит от выбора правильных часов для приложения, и что время требует движения. Последний аспект, который следует включить в наше определение, — это движение.

Чтобы объяснить это, давайте посмотрим на здравый смысл измерения времени, скажем, на хронометраж бегуна на Олимпийских играх. Чтобы установить, кто показал самое быстрое время в гонке, нужно вспомнить, с чего все бегуны стартовали в первую очередь. Поскольку все бегуны стартуют с одного и того же места, побеждает тот, кто первым приходит к финишу и показывает лучшее время. Это испытание временем работает только потому, что мы помним начало. Если бы мы не помнили стартовое место каждого бегуна, невозможно было бы сказать, кто на самом деле бежал быстрее всех.

Вероятно, у вас есть всевозможные часы и, следовательно, счетчики времени, которые уникальны для вашей собственной жизни. Часто я слушаю музыку, когда выхожу из дома и выполняю поручения. Иногда я говорю себе: «Эта поездка в бакалейную лавку заняла столько времени, сколько альбом». Не помня начала моего плейлиста, я не чувствую времени. Таким образом, время — это движение эфирных волн во время моего прослушивания по отношению к моей памяти о том, что я толкаю игру.

• В физике время — это то, что делают часы

• В физике часы — это предсказуемое периодическое движение

• В физике время описывает изменение: стрела времени определяется термодинамической концепцией энтропия

• Проще говоря, время — это движение и память

Демистификация науки

Мы объясняем сложное, магическое и мистическое простыми способами.