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科学是什么 · 第二章

《科学是什么》第二章:测量时间

本节讨论测量时间的难题。作者指出,我们心理上能清晰感受时间的先后,但这种感受是有限且不连续的,无法直接量化,因此需要科学和物理意义上的时间。

本节讨论测量时间的难题。作者指出,我们心理上能清晰感受时间的先后,但这种感受是有限且不连续的,无法直接量化,因此需要科学和物理意义上的时间。这就产生了两个难题:心理时间能否被量化,以及如何用统一标准衡量不同世界的时间。

关于第一个难题,作者认为人对两段相同时间没有直觉,心理学家靠钟摆计时,但钟摆受空气、气压、电磁等影响,只能靠天文观测(如地球自转、行星日)不断校准。而天文学家发现地球自转在变慢,于是改用牛顿定律、能量守恒等来定义时间。作者总结:物理中同一原因无法精确重现,只能说"几乎相同的起因在几乎相同时间产生几乎相同的结果";不同的时间定义法无所谓对错,选择标准只是简洁。

关于第二个难题,作者探讨"同时"的含义。他以第谷·布拉赫发现新星(光走了200多年)为例,说明远距离事件的同时性脱离人的感知便无意义。人们习惯用因果先后定义时间,又用时间定义因果,形成循环。作者以太阳、土星、木星的运动为例,说明我们认定的同时性其实出于方便与简洁。随后以罗莫测光速、经度测算、电报传递为例,指出测量光速需先假定光速不变,测同时需校正光行时与传输时差,这都依赖预先选定的规律。结论是:同时与时间相等没有直觉依据,我们选择规律并非因其正确,而是因其便于认知、足够简洁,物理理论正建立在这些规律之上。

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