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时间的最小可能单位是什么?

科普小知识2022-10-26 22:12:44
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1800年后不久,有人提出一种观点,认为物质以称为原子的小单位存在。1900年后不久,人们接受了能量存在于一个叫做“量子”的小单位中的观点。那么,在某些小单位中还有其他常用的量吗?例如,时间是这样的吗?

有两种方法可以找到“最小的可能单位”直接的方法是将一定量的待测物分开。直到它不能再被分开——把要测量的质量分开,直到得到一个原子;把要测量的能量分开,直到得到一个量子。另一种是间接方法,即寻找一种没有最小可能单位就无法解释的现象。

就物质而言,大量的化学观察,包括“固定比率定律”和“多重比例定律”的发现,使得原子理论的出现不可避免。在能量方面,黑体辐射和光电效应使得量子理论不可避免。

就时间而言,间接方法失败了——至少目前是这样。人们没有观察到任何必须通过假设存在最小可能的时间单位来解释的现象。

使用直接方法可以吗?我们能观察到越来越短的时间,以至于不能再短了吗?

发现放射性后,物理学家开始处理极短的时间间隔。有些原子的半衰期非常短。例如,钋212的半衰期不到百万分之一秒(10 (-6)),也就是说,当地球以每秒12公里的速度绕太阳运行一厘米时,原子就会衰变。然而,尽管物理学家已经详细研究了这种过程,他们没有发现时间不是以连续的方式流逝,而是以“一键”的方式。

然而,我们可以继续下去。一些亚原子粒子可以在更短的时间内发生变化。一些粒子在气泡室内以接近光速的速度运动。它们从出生到腐烂可以形成3厘米长的轨迹。这相当于十亿分之一(10 (-10))秒的寿命。

然而,这还不是我们最好的结果。在本世纪60年代,人们发现了寿命极短的粒子。它们是如此短暂,以至于即使它们以接近光速的速度行进,也不能留下一条可以测量的轨迹。他们的存在时间只能间接计算。已经发现,这些超短寿命的“共振粒子”只能存在1/1000亿(10 (-23))秒。

这么短的时间是不可想象的。共振粒子的寿命是百万分之一秒,正如百万分之一秒是三千年。

我们不妨以另一种方式想象这段时间。真空中的光速接近每秒30万公里,这是已知的最大速度。在共振粒子诞生和消失之间,光能传播多远?答案是10 (-13)厘米,也就是说,只有一个质子的直径一样长!

然而,我们仍然没有理由相信共振粒子的寿命一定是最小的时间单位。人们仍然看不到时间是否有下限。