隐藏的现实——时间与空间.ppt

隐藏的现实 时间与空间 1 何为时间与空间 空间 时间是物质存在的一种客观形式 涉及物体及其运动和相互作用的广延性和持续性 空间描述物体及其运动的位置 形状 方向等性质 时间描述物体运动的持续性 以及事件发生的顺序 时间是一种尺度 借此事件发生之先后可以按过去 现在 未来之序列得以确定 时间点 进而事件之间的时间间隔也得以衡量 时间段 在牛顿经典力学中 时间 绝对时间 和空间 绝对空间 彼此独立 没有任何联系 在爱因斯坦的相对论中 时间 空间和运动着的物质不可分割地联系在一起 组成四维时空 构成宇宙的基本结构 单独谈论空间和时间没有任何意义 广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构 现今的物理理论认为时间是连续的 不间断的 没有量子特性 但有一些理论试图将相对论与量子力学结合起来 如量子引力理论 弦理论 M理论 预言时间是间断的 有量子特性的 但从未被实验证实 另有一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位 根据史提芬 霍金所解出的广义相对论中爱因斯坦方程式 显示宇宙的时间有一个起始点 由大爆炸开始 在此之前的时间毫无意义 而物质与时空必须一起并存 没有物质存在 空间 时间也就失去意义 时间的不可逆性只有在统计力学和热力学的观点下才可被解释 2 刚刚只是个玩笑 让我们去掉繁琐的定义 大家先来谈谈对时间和空间的看法吧 时间的简单定义 你早上交了一个女朋友 她说她父母很欣赏你 然后 她下午就把你甩了 这就是时间 空间的简单定义 你在咖啡厅交了一个女朋友 她说她父母很欣赏你 然后 她在公园里把你甩了 这就是空间 而我们就生活在这样的一个四维空间里 你早上在咖啡厅交了一个女朋友 她说她父母很欣赏你 然后 她下午就在公园把你甩了 现实就是这么残酷 这例子有点讨厌 3 关于时间 其实那个那男孩也不必太伤感 根据相对论 他还是可以改变的 大家想必都知道关于一些相对论的内容吧 又或者通过更加可能的一种方法 那就是时光机器 4 举个例子 不知道大家有没有看过 命运石之门 这部动漫呢 这是一个关于时间的很好的作品 先来几张图片 5 关于时间最后再谈谈世界线 动漫里的世界线准确来说并不是每个世界都是一条线 所谓世界线是指一根表示每一个单独物质微粒历史的线 而我们宇宙的世界线则是而这样的 6 关于空间 先来一个经典的例子 莫比乌斯怪圈还有克莱因瓶 7 扭曲的空间 首先我们要认识到 我们很高等 处于三维空间 这就决定了我们可以从三维的角度来看二维的 我们先想象一下二维世界的居民们吧 接着我们又回到了我们的莫比乌斯怪圈 可视作扭曲的二维空间 来说个有趣的例子 8 左右手系问题 刚刚我们经历了神奇的二维扭曲空间 大家是否准备好了进入三维了呢 大家认为我们空间中有什么是以古怪的方式对称的呢 就是感觉上很对称但就是无法使他们变得相同 聪明的小伙伴们已经通过标题猜到了吧 那就是手套 我们尝试着各种办法 但还是无法使他们相同 自然界有很多这样的例子 比如在分子这种组成一切物质的微粒中 往往有左旋和右旋两种形态 这类分子所构成的物质的结晶形状和光学性质 都显示出这种不对称性 来点稀奇古怪的想法 9 关于空间最后谈谈四维物体 当然 根据政治老师的话来说 我们是无法想象四维物体的 因为它们压根就不处于我们的观察范围中 相反的 我们还有可能正被他们观察着 就像我们观察二维居民们一样 但是 想想我们可爱的二维居民门吧我们可以通过投影的方式来类比 最后的结