520班物理論文《淺論時間的方向性》

1、<p><b>　　淺論時間的方向性</b></p><p>　　湖南省第一師范學院 湖南 410002</p><p>　　（作者：520班005方玉濤 007彭立玉021尤春霞041廖娜050吳樹珍）</p><p>　　摘要：本文簡要地從物理學的發(fā)展，生物的進化，宇宙的演化, 以及人的心理這四個不同的角度去淺論時間具有方

2、向性，這對于弄清楚時間的方向性有很大的幫助，同時搞清楚時間的方向性也是非常有意義的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：時間；時間方向性</p><p>　　在我們的日常生活中，時間是一個熟知的概念，雖然熟知但未必“真知”。隨著科學的不斷發(fā)展，人們對微觀，宇觀世界的探索越來越深入，時間出現(xiàn)了前所未有的多樣的表現(xiàn)形式，這些科學發(fā)現(xiàn)使人們對時間的認識發(fā)生了巨大的變化，人們逐漸認識到時間的復雜性和多樣

3、性。</p><p>　　就時間的方向性問題，從古至今許多的科學家都進行了深刻的思考和研究，并且都有不同的見解，從牛頓提出并確定絕對的時間觀到愛因斯坦提出的時間相對時間觀等等。但至今都還沒有一個確切的答案。本文對于時間的方向性的認識從四個不同的角度進行簡單的探討。</p><p>　　1．物理學中的時間方向</p><p>　　在經(jīng)典物理學中,通常認為世界被一些時間

4、可逆的定律所支配。一旦確定任一定律,則任一系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在和將來都將毫無例外地保持某種確定的面孔。所以經(jīng)典物理學在描述物體的運動時,時間被約化為一個簡單的參數(shù),這個參數(shù)甚至可以被消去而得到物體與時間無關(guān)的運動規(guī)律?？梢娊?jīng)典物理學研究的是時間反演不變的可逆現(xiàn)象。</p><p>　　歷史上,拉普拉斯的決定論,就是從時間的可逆性和現(xiàn)實世界的簡單性原則出發(fā),認為任何一個物質(zhì)系統(tǒng)只要知道了系統(tǒng)的初始狀態(tài)和運動方程就可以知

5、道它的過去現(xiàn)在和未來。這是經(jīng)典動力學理論的觀點。這種觀點認為:未來已包含在過去的條件之中,一切都是給定了的。任何事件都可依據(jù)經(jīng)典理論做出決定性的預言,而不會有料想不到的事件發(fā)生。從而強調(diào)了自然定律的普適性和永恒性。所以,在經(jīng)典力學中,時間只是一個與運動有關(guān)的參數(shù),對時間的反演是對稱的。</p><p>　　例如，只要給定某一時刻行星的位置和速度，通過牛頓定律就可以計算出它在所有過去（-t）和未來（t）時刻的位置和

6、速度；如果把兩個小球碰撞的電影倒著放映，牛頓定律能夠描述碰撞一樣很好地描述這一倒轉(zhuǎn)的過程， 顯然在這樣的理論中,過程是可逆的,時間具有對稱性。一旦給定了初始條件,這永恒的定律就會永遠的確定了未來。如同它確定了過去一樣,時間“向前”的運動;還是“向后”的運動都是可能的?？梢娊?jīng)典力學研究的是一些與時間無關(guān)的定律;描述的是一幅機械的圖畫;表達了一種靜止的自然觀。事實上,世界并非如此單純,事物也不會如此簡單.世界的復雜性不斷地顯現(xiàn)出來。它迫使我

7、們開始正視世界的復雜性,對經(jīng)典自然定律的“普適性”和“永恒性”提出質(zhì)疑。對許多隨著時間的推移而不再反演的現(xiàn)象提出了時間的方向問題。正是這些意想不到的復雜性和不可逆現(xiàn)象促成了新的概念,新的理論,科學在新概念新理論的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。</p><p>　　十九世紀,人類對于許多熱現(xiàn)象的認識導致了熱力學的發(fā)展。熱力學第二定律表明與熱量現(xiàn)象有關(guān)的過程具有明顯的方向性，比如一杯熱茶會自動慢慢變涼，而一杯涼茶不會自動慢慢

8、變熱；一個樟腦球會慢慢地升華彌散到周圍空間，而升華后的氣態(tài)樟腦絕對不會自動地便會樟腦球。熱力學第二定律揭示了一種非對稱的時間。</p><p>　　為了描述上述過程人引入了“熵”的概念,論述了一個孤立系統(tǒng)中熵只能增加,不能減少。熵增加的方向就是時間的方向。在這里時間的平移群已不再是不變式.它的過去和未來,過去和現(xiàn)在都是不對稱的。即出現(xiàn)了時間對稱破缺。</p><p>　　在熱力學第二定律提

9、出之前,人們早就總結(jié)出了熱力學第一定律,即能量守恒定律。物理學的進一步研究表明:能量守恒與時間的均勻性有關(guān).這就是說,熱力學第一定律告訴我們:時間是均勻流逝的。熱力學第二定律又指出:時間是有方向的,即沿著熵增加的方向。這兩條定律合在一起告訴我們:時間在朝著特定的方向均勻地流逝著。</p><p>　　熱力學還有兩條定律,即第零定律和第三定律。它們也與時間的本性相關(guān),第零定律表明:時間是可以定義的。第三定律表明:時

10、間是無窮無盡的,即沒有開始,又沒有結(jié)束。</p><p>　　2． 生物進化中的時間方向</p><p>　　進化論的創(chuàng)始人達爾文發(fā)現(xiàn)了發(fā)生在生物界的時間非對稱性，創(chuàng)立了進化論的時間觀。達爾文認為，地球上的生物處在不斷的進化之中，從簡單、低級的生命形式不斷地向復雜、高級的生命形式進化。生命形式是隨著時間變得越來越來越有組織，越來越有序，這顯然也是一種非對稱的時間。</p>&

11、lt;p>　　從人的一生我們可以同時看到這兩種時間箭頭，從一個簡單的受精卵發(fā)育成人到脫離母體生長發(fā)育的過程中，體內(nèi)的組織逐漸從簡單向復雜發(fā)展，生命的存在形式也逐漸向高級發(fā)展，人體器官逐步走向功能完善，這種時間箭頭一直指向生命的頂峰。然而，一個人一旦走到生命的頂峰，時間箭頭就無情地開始了反轉(zhuǎn)，此后，人體器官的功能逐漸走向衰老，最后走向死亡。</p><p>　　但生物進化的時間方向與熵增不同,熵增意味著無序度

12、的增大和退化,即舊事物的分解和衰亡。而進化是新事物的產(chǎn)生和發(fā)展。其時間方向指向熵減少,表明有序增大。熱力學第二定律預言的是:一個孤立系統(tǒng)的變化方向從溫度不均勻變到均勻;從物質(zhì)分布不均勻變到均勻;從復雜變到單一,顯然這種發(fā)展是退化式的,指向熵增加.而生物進化的時間方向與熵增方向相反,它是由低級到高級;由簡單到復雜;由無序到有序,這是一種進化式的,指向熵減少的方向。生物體的有序化相應于熵減少與熱力學的熵減少不同。生物體的組織結(jié)構(gòu)依靠來自外界

13、的負熵流而出現(xiàn)有序化。顯然生物進化是一個從舊的有序態(tài)中形成新的有序態(tài)為特征的過程。而時間的推移是通過各種類型的與時間相關(guān)的不可逆過程來表現(xiàn)的。因而所有與時間相關(guān)的過程都顯示出熵性質(zhì),生物進化也不例外。</p><p>　　3. 宇宙演化中的時間方向</p><p>　　在宇宙演化的過程中,宇宙收縮與宇宙膨脹具有完美的對稱性。收縮階段是膨脹的時間逆轉(zhuǎn),時間方向指向熵減少。收縮將形成“超級黑洞

14、”。這好比熱力學定義下系統(tǒng)由非平衡態(tài)不可逆地趨于平衡態(tài)。在黑洞與外部物質(zhì)的相互作用下,宇宙的廣義熵永遠不會隨時間而減少。當“超級黑洞”在超強引力的作用下將坍縮至10-33cm,最終成為奇點。由于奇點力將發(fā)生作用,導致新的宇宙大爆炸。宇宙演化的時間方向?qū)⒃俅文孓D(zhuǎn)開始新的膨脹和熵增。但它不會導致其它系統(tǒng)的時間方向也逆轉(zhuǎn)。因為其它系統(tǒng)的時間方向與宇宙膨脹或收縮無關(guān)，除非它與其他系統(tǒng)確有相互作用才會彼此影響而發(fā)生時間方向的改變。</p&g

15、t;<p>　　4. 人的心理學的時間方向</p><p>　　在人的心理上，感知到時間的流逝，故在時間的流向上，人們能記得過去，只是猜想而不是記得將來。其實這是因果關(guān)系在時間上的體現(xiàn)，而且總是因在先，果在后。因此，我們對時間就有從過去到將來的認識。這對智慧生命（人）的存在是必須的。我們消耗糧食（能量的有序態(tài)），然后轉(zhuǎn)變成熱（能量的無序態(tài)），故人的生命過程就表明了這兩者時間流向的一致。</p&

16、gt;<p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　由上所訴，我們可以知道時間方向性問題是一個復雜的問題。它并不像我們?nèi)粘Ｖ庇X所經(jīng)驗到的僅僅是均勻流逝的時間，而是有著局部方向與全局方向只分、有著尺縮重慢效應、時間中止效應等等復雜現(xiàn)象的時間，對于時間方向性的研究至少可以具有以下幾個層次的意義。</p><p>　　第一，從物理學的時間方向上來說，未

17、來以包含在過去的條件之中，一切都是給定了的。任何事件都可以依據(jù)進點理論做出決定性的預言，而不會有預想不到的事件發(fā)生。從而強調(diào)了自然定律的普適性和永恒性。所以，在經(jīng)典力學中，時間只是一個與運動有關(guān)的參數(shù)，對時間的反演是對稱的。</p><p>　　第二，從生物進化的時間方向角度來說，在生物進化的過程中，時間的過去與未來顯然是不對稱的。這是一個不可逆過程，即它只能從“過去”流向“未來”，不能從“未來”退回到“過去”。

18、</p><p>　　第三，從宇宙演化中的時間方向上來說，從空間一點大爆炸創(chuàng)生世界，并隨著時間的推移，空間日益膨脹，故時間的流逝與空間的膨脹兩者的走向是一致的。</p><p>　　第四，從人的心理學的時間方向上來說，在人的心理上，感知到時間的流逝，故在時間的流向上，人們能記得過去，只是猜想而不是記得將來。</p><p><b>　　參考文獻</b

19、></p><p>　　[1]張懷德，劉樹坤·論時間的方向性[N].山東：德州學院學報，2001.5.</p><p>　　[2]張建鵬·時間方向性的哲學探究[N].上海：東華大學學報，2005.5</p><p>　　[3]陳裝叔·威嚇時間一往前進[J].科學24小時，2009.12.</p><p>　

20、　[4]張平柯，陳日曉·自然科學基礎(chǔ)[M].人民教育出版社，2009.2.</p><p>　　作者簡介 </p><p>　　姓名：方玉濤 </p><p>　　學號：1002506005</p><p>　　我的愛好：聽音樂，和朋友一起出去玩</p>

21、<p><b>　　我喜愛的明星：韓庚</b></p><p><b>　　最想去的地方：巴黎</b></p><p>　　我的理想：做一名優(yōu)秀的人民教師，給更多的孩子傳授科學的知識，他們的收獲就是我最大的幸福</p><p>　　座右銘：只有不努力的，沒有不可能的</p><p>&

22、lt;b>　　姓名：彭立玉 </b></p><p>　　學號：1002506007 出生年月：1990年10月</p><p><b>　　自 我 評 價</b></p><p>　　計算機水平 掌握VB語言，數(shù)據(jù)庫及操作各種辦公室應用軟件。 專業(yè)技能 接受過全方位的大學教育，受到良好的專業(yè)訓練和能力培養(yǎng)。有較為

23、扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗，有較強的實踐和研究分析能力。 社會實踐 業(yè)余時間做過家教，有較強的語言表達能力。 2009年7月 參加了大學生“三下鄉(xiāng)”活動。 學習情況 曾獲得國家獎學金并多次獲得學校獎學金。 曾任職務 班級生活委員、系團委會主任、系學生會主席、系團總支副書記及院辦公室副主任。 獎懲情況 曾獲省三好學生稱號，連續(xù)多次獲得學院、系部優(yōu)秀學生干部，優(yōu)秀學生、優(yōu)秀團員等稱號。在多次演講、誦讀、微型課吉書畫比賽活

24、動中獲獎。</p><p>　　興趣與特長：畫畫，并有較強的組織能力。 本人性格 ：溫和、開朗、謙虛、自律、自信。 人生信條 ：世上只有走不完的路，沒有開辟不了的路。</p><p><b>　　姓名：尤春霞 </b></p><p>　　學號：1002506021</p><p>　　座右銘：把臉迎向陽光,那就不

25、會有陰影</p><p>　　最想去的地方：去日本北海道看雪、薰衣草</p><p>　　我的理想：我的夢想是成為一名小學教師，因為我喜歡看著孩子們天真的笑臉，當教師意味著親歷創(chuàng)造過程的發(fā)生——恰似親手賦予一團泥土以生命，沒有什么比目睹他開始呼吸更激動人心的了。</p><p><b>　　姓名：廖娜</b></p><p&

26、gt;　　學號：1002506041</p><p>　　出生年月： 1991年2月17日</p><p>　　2006年求學于湖南第一師范學院，2008年就讀于第一師范學院美術(shù)教育專業(yè)。</p><p>　　我是一個活潑開朗的女孩，最大的愛好是畫畫，雖然說不上是特長，但還是希望有一天能在繪畫領(lǐng)域中能取的好成績。我最向往去的地方是云南大理。未來職業(yè)：教師。</

27、p><p>　　座右銘； 做自己的事，滴自己的汗，吃自己的飯，自己的事自己做。。。</p><p><b>　　姓名：吳樹珍</b></p><p>　　學號： 1002506050號</p><p>　　小名是：啊珍 年齡：19</p><p>　　家庭住址：湖南省株州市茶陵縣江口鄉(xiāng)　 最喜歡的