有种东西,它就在我们的身边,但却看不到也摸不着,它就是时间。

有人认为时间只不过是人类发明出来的一种计量工具,这种说法算是对了一半,时间的确是一种计量工具,但它并不是人类所发明的,而是客观存在的,早在人类出现之前,时间就已经存在了,应该说从宇宙诞生的那一刻起,时间也就一同诞生了。

本质上来讲,时间实际上是一种对于变化的计量,试想,如果宇宙间的一切都是纹丝不动的,这一秒与下一秒完全一样,此时此刻与百万年之后也没有丝毫的变化,那么时间也就不复存在了,因为它的存在没有任何的意义。不过宇宙并不是静止不动的,它没有一瞬间是处于静止状态的,所以时间也是客观存在而不会消失和静止的。在宏观世界,物体处于静止状态并不是什么稀奇的事,但这只是表面现象。

宏观世界的所有物质都是由微观世界的量子所构成的,所谓量子指的就是不可分割的最小物质单位。

量子不会静止,甚至于我们都无法同时确定一个量子的状态和位置,不过我们可以用一些特定的数字来表示一个量子的运动状态和位置,而这些数字就被称之为量子数。如果使用一组量子数就可以确定量子的微观状态,这就被称之为量子态。如果我们使用量子态叠加的变化来进行计数,就会得到最基本的时间单位,所以我们也可以说,量子态计数就是时间的本质。

那么如何测量时间的长度,最短的时间幅度可以短到何种程度呢?在日常生活中,我们能够接触到的最短时间就是1秒,这也是钟表上的最小时间单位。钟表上的秒针走一步即为一秒钟,而就在这一秒钟之内,其实可以发生很多的事情。

在一秒钟的时间里,苍蝇可以振翅数百次,而子弹可以飞到百米之外,在可观测宇宙的范围之内,一秒钟约有4000颗星星诞生,在我们看来,一秒钟很短,但一秒钟真的可以发生很多的事。

在宏观世界,一秒钟可以发生如此之多的事情,这说明一秒钟还是太长了,那么最小的时间幅度到底是多少呢?理论上最小的时间幅度当然是普朗克时间,理论上普朗克时间等于10∧-43秒,如果小于了这个时间幅度,那么则没有意义。不过正如我们所说,普朗克时间只是一个理论上的时间最小幅度,以目前人类的能力还无法通过实验进行测量,所以我们先把它放到一边不去管它。那么目前能够测出的最小时间幅度到底是多少呢?

目前已经测出的最小时间幅度是247仄秒,这个时间幅度是由德国歌德大学的科学家测量得出的。

为什么偏偏是247仄秒呢?因为这是一个光子穿过氢分子所用的时间。一个氢分子是由两个氢原子构成的,它的总长度还不足0.2纳米,而光子的速度为每秒299792458米,所以光子走过两个氢原子所需的时间真的可以称为“一瞬间”。

那么,这一瞬间是如何测量出来的呢?科研人员借助了粒子加速器的X射线,用单个光子将氢分子中的两个电子轰出,再以冷靶反冲离子电子动量成像谱仪记录氢分子在这个过程中的相互作用所产生的干涉图样,然后根据干涉图样进行计算,从而得出了光子穿越两个相邻氢原子所用的时间,这个时间就是247仄秒。那么247仄秒到底有多长呢?

1仄秒其实就是10∧-21秒,而247仄秒还不到一秒钟的500亿亿分之一,这就是目前人类测得的最小的时间幅度。

对于我们而言,光子通过两个相邻氢原子不过是一瞬之间的事情,所需的时间也是极短的,但这247仄秒如果与普朗克时间相比,其实是一个极其庞大的数字,毕竟1仄秒不过是10∧-21秒,而理论上的普朗克时间则是10∧-43秒,完全不在一个量级上。不过要想通过实验来测得普朗克时间的长度,对于目前的人类而言基本等同于天方夜谭。

我们为什么要聊关于最小时间幅度的话题呢?对于我们普通人而言,这又有什么意义呢?当然是有意义的,与普朗克时间、1仄秒、247仄秒相比,一秒钟实在是太长太长了,这会让我们更懂得珍惜时间,懂得一秒钟的宝贵,如果你能够活到80岁的话,其实也不过2522880000秒而已。

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来源: 原创

什么是时间,如何测量时间?目前测出的最小时间幅度是多少?

图文简介

目前已经测出的最小时间幅度是247仄秒,这个时间幅度是由德国歌德大学的科学家测量得出的。