高中物理 拓展阅读个体时间与系统时间素材.doc

【拓展阅读】个体时间与系统时间一、个体时间一切事物都处于运动之中，而且每一事物自始自终都在运动，没有不运动的物质。现代科学告诉我们，在自然界中，大到银河系，小到基本粒子，都处在不停的运动之中。正是由于宇宙中所有的物质都在做相对运动，所以不同物质个体的运动也都各不相同，世界上没有完全相同的两个物质运动存在。由于时间是由物质的相对空间位置变化产生的，运动使物质的空间位置不断地发生变化，不同的运动方式又使得物质的相对位置都各不相同，所以不同的物质、不同的物质个体都拥有自己的时间，不同的个体其时间也都各不相同。我们把不同的物质个体拥有的自己的时间叫做个体时间。不同的事物的个体时间有着不同的表现形式，比如，树叶由小变大、由绿变黄；树木由低长高、由细长粗；一盆水由多变少，由少变干；一件衣服由新变旧、由平整变褶皱；头发、指甲由短变长；黄瓜、白菜由新鲜变腐烂，等等。正是由于存在着各种各样的个体时间，所以人们才能够在生产实践中发明出无数种的计时方法，比如，日晷、沙漏、烧香、点蜡等等。不同的个体其时间是不一样的，一个主要的表现形式就是寿命的长短，不同的个体其寿命长短是不一样的。我们都听说过世界上没有完全相同的两片树叶的故事，这个故事讲的就是世界上没有完全相同的两个个体存在。世界上既不存在完全相同的两片树叶，也不会存在两个完全相同的原子。不同的个体其发展变化都各不相同，个体时间可以无限接近但不能绝对相同。这种不同一方面是由于不同的个体所处的空间位置各不相同引起的，另一方面是因为不同的个体与周围的物质有着不同的联系和不同的作用，正是由于这种不同的联系和作用导致了不同的个体在时间上存在的差异。二、系统时间在生活中，我们经常遇到同时性的问题，在狭义相对论中也有对同时性的讨论，爱因斯坦称“同时性具有相对性”。系统时间就是在研究同时性的问题时提出来的。同时性问题其实是一个系统问题，所谓系统，就是两个以上事物或对象相互关联而形成的统一体。在研究同时性问题时，我们可以认为两个事物也构成一个系统。在实际工作中，系统的大小要根据我们研究对象的范围来确定，当我们的研究对象是两个事物时，那么同时性就是这两个事物的同时性；当我们的研究对象是宇宙中所有的物质时，那么同时性就是指宇宙中的所有物质。系统问题不同于个体问题，系统问题需要我们把系统中所有的个体当作一个整体来进行考虑。在系统里，除了个体时间外，系统内的所有物质还应当遵守着一个共同的时间。当我们把一些事物当作系统来研究时，那么这些事物所共同遵守的时间就是系统时间。我们平时说的北京时间其实就是一个系统时间，这是全中国人民共同遵守的时间。系统时间的例子在我们的生活中比比皆是，比如，学校的上学、放学、上课、下课时间就是学校这个系统的系统时间；单位的上班、下班时间就是企事业单位的系统时间；列车时刻表是列车和旅客共同遵守的系统时间；军事上导弹拦截所采用的时间是双方导弹共同遵守的时间。系统时间和个体时间是相对而言的。物质世界的结构层次是无限多的，现代科学把整个宇宙划分为三个基本层次：微观世界、宏观世界和宇观世界。物质世界的这三个基本层次各自又都包含若干层次。这就说明一个事物既是由其它事物所组成的，同时又是别的事物的组成部分。相对于自身的组成物质而言，物质个体也都是一个系统，从这个角度来讲，我们所说的个体时间也是系统时间；相对于更高一层的系统来讲，系统时间又可以称为个体时间。在确定系统时间之前，我们先来看看什么是同时性。同时就是同一时刻的意思，同时性就是要解决系统中多个个体之间的时间同步问题。前面我们讲过，物质个体都拥有自己的时间，而且个体时间都各不相同，那么不同的物质个体会有共同的时间吗？宇宙是由无穷无尽的物质所组成，它们之间能有共同的时间吗？答案是肯定的：有！宇宙中的万事万物在运动中都是步调一致的，它们的运行是严格地同步，它们的同时性分秒不差。那宇宙的同时性指的是什么呢？前面我们讲过，时间是由物质的空间位置的远近次序发生的变化产生的，那么宇宙的同时性必然与物质的空间位置有关。在确定同时性时，我们必须要选择一个事物作为基准，没有基准就没有同时性，有了基准就有了同时性。宇宙的同时性就是指：当基准事物运动到某一具体位置时，其它所有物质相对于基准事物的空间位置即为宇宙的同一时刻。这是因为当基准物质运动到某一位置时，宇宙中其它所有的物质相对于它的空间位置都是唯一的，它们不可能既在这个位置上又在那个位置上。同样，对于一个系统来讲，它的同时性就是：作为基准的个体运动到某一具体位置时，系统中其它所有物质的相对位置。同时性只与相互比较的物质的相对空间位置有关系。理论上讲，宇宙存在着同时性，但实际上我们是测不到的，除非测量信号具有无限大的速度。假如有一种力量能让宇宙中所有的物质在一瞬间停止运动，让宇宙凝固，那么这一时刻就是同时了，这个时候在宇宙中所观察到的每一点都是同一个时刻发生的。当然了，这种情况只能存在于我们的想象当中。我们平时所讲的同时，其实并不是真正意义上的同时，它只是我们测量到的或者观察到的同时。它不是对被观察对象的空间位置进行的直接比较，而是通过观察者对时空对象发出来的信号进行的比较，是通过第三者进行的比较，是第三者眼中的同时。这种比较结果，不仅与时空对象有关，也与观察者的运动状态及传输信号的物质有关，测量结果与实际真值之间会存在着一定的误差。有了同时性，那我们又怎样来确定系统时间呢？要确定系统时间，我们也必须要先确定一个事物作为基准，有了基准以后，系统中其它所有的物质都与这个基准进行比较。用作基准的这个事物所具有的个体时间，就是标准时间，也就是这个系统的系统时间。当这个基准事物运动到某一具体位置时，系统中其它事物相对于基准事物的空间位置就是同一时刻。理论上可以选用任何一个“个体时间”作为系统的标准时间，比如，我们可以选用自家门前的一棵树作为宇宙的标准时间，根据树干的粗细变化来表示时间。但实际工作中，还要考虑到更多因素，比如，是否方便携带、是否容易复制，还要考虑到精确度等诸多问题，这样一来作为标准的个体时间就不能随意选择了。但有一个原则是不能改变的，那就是作为标准的只能是一个个体，不能是两个或者多个。前边我们已经讨论过，时间是由物质的运动产生的，不同物质个体的运动各不相同，不同的个体都拥有自己不同的时间，所以用来作为系统时间的只能采用一个个体时间。标准只能有一个，两个标准必然会带来人们认知上的困难，因为当两个标准不统一时，无法比较两个标准谁更准确或者说谁更标准。如果不这样做就会出现混乱，比如，张三说该上课了，李四说还有5分钟，王五说早超过3分钟了，你能说