Время как пишется в физике

В классической физике, время — непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы. Такая же роль времени и в квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром. В обоих случаях «скорость течения времени» не может ни от чего зависеть, а потому тавтологически равна константе.

В релятивистской физике ситуация кардинально меняется. Время рассматривается как часть единого пространства-времени, и, значит, может меняться при его преобразованиях. Можно сказать, что время становится четвёртой координатой, правда, в отличие от пространственных координат, она обладает противоположной сигнатурой. «Скорость течения времени» становится понятием «субъективным», зависящим от системы отсчёта. Ситуация усложняется в общей теории относительности, где «скорость течения времени» зависит также и от близости к гравитирующим телам.

Физическая интерпретация вышеназванных теорий требует нового определения времени, как числа процессов в системе отсчёта, произошедших одновременно с данным процессом. Система отсчёта времени может быть неравномерная (как процесс вращения Земли вокруг Солнца) или равномерная. Эталон секунды — период излучения, соответствующий переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями.

В этом контексте в некоторых гипотезах выделяют такое элементарное «мгновение» — хронон [1] , соответствующее понятию планковское время и являющееся согласно этим гипотезам квантом времени, то есть его мельчайшей неделимой частицей, и составляющее примерно 5,3×10 -44 с.

Отсчёт времени

Как в классической, так и в релятивистской физике для отсчёта времени используется временна́я координата пространства-времени, причём (традиционно) принято использовать знак «+» для будущего, а знак «-» — для прошлого. Однако смысл временно́й координаты в классическом и релятивистском случае различен (см. Ось времени).

Зависимость от времени

Поскольку состояния всего нашего мира зависят от времени, то и состояние какой-либо системы тоже может зависеть от времени, как обычно и происходит. Однако в некоторых исключительных случаях зависимость какой-либо величины от времени может оказаться пренебрежимо слабой, так что с высокой точностью можно считать эту характеристику независящей от времени. Если такие величины описывают динамику какой-либо системы, то они называются сохраняющимися величинами, или интегралами движения. Например, в классической механике полная энергия, полный импульс и полный момент импульса изолированной системы являются интегралами движения.

Различные физические явления можно разделить на три группы

стационарные — явления, основные характеристики которых не меняются со временем. Фазовый портрет стационарного явления описывается неподвижной точкой.
нестационарные — явления, для которых зависимость от времени принципиально важна. Фазовый портрет нестационарного явления описывается движущейся по некоторой траектории точкой. Они, в свою очередь, делятся на
- периодические — если в явлении наблюдается чёткая периодичность (фазовый портрет — замкнутая кривая)
- квазипериодические — если они не являются в строгом смысле периодическими, но в малом масштабе выглядят как периодические (фазовый портрет — почти замкнутая кривая)
- хаотические — апериодические явления (фазовый портрет — незамкнутая кривая, заметающая некоторую площадь более или менее равномерно, аттрактор).
квазистационарные — явления, которые, строго говоря, нестационарны, но характерный масштаб их эволюции много больше тех времён, которые интересуют в задаче.

Направленность времени

Большинство современных учёных полагают, что различие между прошлым и будущим является принципиальным. Согласно современному уровню развития науки, информация переносится из прошлого в будущее, но не наоборот. Второе начало термодинамики указывает также на накопление в будущем энтропии.

Впрочем, некоторые ученые думают немного иначе. Стивен Хокинг в своей книге «Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр» оспаривает утверждение, что для физических законов существует различие между направлением «вперёд» и «назад» во времени. Хокинг обосновывает это тем, что передача информации возможна только в том же направлении во времени, в котором возрастает общая энтропия Вселенной. Таким образом, Второй закон термодинамики является тривиальным, так как энтропия растет со временем, потому что мы измеряем время в том направлении, в котором растет энтропия [2] .

Единственность прошлого считается весьма правдоподобной. Мнения учёных касательно наличия или отсутствия различных «альтернативных» будущих различны [3] .

Источник статьи: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/853658

Что такое время? Как оно устроено? Как работает?

Проще всего ответить на наш вопрос смогут астрономы. День – это когда Солнце находится над горизонтом, а ночь – когда оно находится под горизонтом. Таким образом, с точки зрения астрономии время – это отражение видимого движения Солнца по небу.

В курсе астрономии даже есть очень простая формула, которая так и называется: формула времени. В ней время равно (с небольшими поправками) местному часовому углу Солнца tплюс 12:

Кстати говоря, время в астрономии можно считать как «вперёд», так и «назад», то есть в астрономии может существовать «машина времени». По сути, любой планетарий (в том числе компьютерный) или календарь является своеобразной астрономической машиной времени.

Время в физике

Тут всё сложнее. Допустим, в механике, как и в астрономии, время обратимо, то есть считается как вперёд, так и назад.

Например, если нам известны скорость и положение автомобиля на дороге, мы можем легко посчитать, куда он приедет через 2 часа или где он был 2 часа назад.

Но физика – это не только механика! В физике есть и такой раздел, как термодинамика, то есть наука о передаче тепла. И вот в ней время необратимо, в термодинамике «машины времени» быть не может.

Например, если мы едем в машине (механика), то мы можем ехать как вперёд, так и назад, и можем вернуться в точку, из которой отправились в путь. А вот если мы жарим курицу (термодинамика), то из сырой курицы сделать жареную очень даже легко, но ещё никто и никогда не смог превратить жареную курицу обратно в сырую.

Время в математике

В математике время очень необычное. Правильнее называть его «стрелой времени» или «направлением решения» – кому как больше нравится.

Допустим, нам дан пример:

Задачка для первого класса, правда? Конечно же, ответ равен 9. А вот теперь сделаем очень простую вещь – перевернём наш пример наоборот:

Как решить такой пример? Мы можем, конечно, написать, что 9 = 5 + 4. Но с таким же успехом мы можем написать, что 9 = 3 х 3. Или квадратный корень из 81. На свете могут быть миллионы математических формул, в результате дающих нам 9!

Потому учёные и говорят о наличии в математике «стрелы времени»: в одну сторону пример решается легко, а вот в другую сторону (без дополнительной информации) не решается никак.

Время в логике

Любите ли вы читать детективные истории? О приключениях великих сыщиков, таких как Шерлок Холмс или Эркюль Пуаро? Так вот, столь любимая детективами логика – это составная часть математики!

И в логике та самая «стрела времени» тоже всегда есть – если мальчик Лёша кинул в окно камнем, то всем понятно, что стекло разобьётся. Однако если стекло уже разбито, можем ли мы (без дополнительной информации, то есть без «улик») сказать, кто его разбил и чем? То-то и оно, что не можем! И вот вам уже самый настоящий школьный детектив.

Наверное, вам доводилось слышать о так называемых «биологических часах». Например, цветочные часы: вместо стрелок у них растут цветы, и каждый цветок раскрывается и закрывается в одно и то же время!

В средней полосе России, скажем, цветущий одуванчик раскрывает свои лепестки приблизительно в 5–6 часов утра. Но тут следует отметить, что цветы так реагируют на освещённость, а именно на Солнце – то есть биологическое время является разновидностью времени астрономического.

Время в геологии

В геологии время бывает абсолютным и относительным.

Абсолютное время – это время, определённое специальными методами, например, радиоуглеродным анализом. Если мы нашли в земле стоянку древнего человека или кости мамонта, радиоуглеродный анализ позволит нам получить (с неплохой точностью) абсолютный возраст находки – скажем, 12 000 лет.

Относительное время определяется с помощью слоёв горных пород. Многие из вас наверняка помнят, что гигантские стрекозы жили в каменноугольном периоде, а динозавры вымерли в конце мелового периода – а почему периоды называются «каменноугольный» или «меловой»? Потому, что именно в ту эпоху образовывались залежи одноимённых горных пород – в нашем случае каменного угля или писчего мела. Если вы когда-нибудь были в горах, обратите внимание на горизонтальные слои отложений – чем древнее слой горной породы, тем раньше по времени он образовался.

Время в языке

Думаете, их три? Настоящее, будущее и прошедшее? Эх-хе-хе…

В русском языке, например, их десять. Одно настоящее: «трясу». Шесть прошедших: «тряс», «тряхнул», «тряхивал», «бывало тряс», «бывало трясывал» и три будущих: «буду трясти», «тряхну», «вытряхну».

А во французском языке – 15 времён! Так что не будем о грустном.

Время в истории

…Называется «хронология» или «летоисчисление».

Чаще всего за начало летоисчисления принималось какое-либо важное событие. Например, начало царствования нового вождя, заложение нового города (эра от основания Рима – у римлян) или проведение первых Олимпийских игр – у греков.

У каждого государства было своё летоисчисление. С развитием торговли и науки в Европе возникла необходимость создания единого календаря. В 525 году римский аббат Дионисий Малый предложил систему летоисчисления от Рождества Христова.

В России переход на это летоисчисление произошёл в 1700 году. До этого хронология событий велась по константинопольскому календарю, начинавшему свой отсчёт с 5509 го-
да до Рождества Христова. Получается, по этому календарю сейчас (в 2017 году) идёт 7526 год.

Время в литературе

Вот уж где делай с ним что хочешь! Поэт Борис Пастернак написал однажды такие строчки:

…В кашне, ладонью заслонясь,

Сквозь фортку крикну детворе:

Тысячелетье на дворе?

И хотя говорить «фортка», если ты не Пастернак, никому нельзя, но сам вопрос, как мы теперь понимаем, не лишён смысла. Поди разберись, какое и по какому календарю или по какой науке.

Что такое интеграл, аналемма, параллакс и теория хаоса? Почему наша галактика плоская? Как роют тоннели метро и строят мосты? Как сделать камеру-обскуру и звёздный посох?

Рассказывает журнал «Лучик» – лучший детский журнал в России. Полистать номера журнала можно здесь . Выписать журнал – на сайте Почты России . Стоимость 230 рублей, выходит ежемесячно. Возможна пробная подписка на 1 месяц.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/luchik/chto-takoe-vremia-kak-ono-ustroeno-kak-rabotaet-5cdaa376c5fa2a00b4268cec