第 5 章 时间与距离
&5.2 .时间
第一段：时间很可能是我们不能定义的事物之一。
(资料图)
第二段：测量时间的方法——利用某种能以有规则的方式一再出现的事情，即某种能周期性发生的事情。例如，一个昼夜。
第三段：检验时间——把它同某种别的周期性现象作比较。
第四段：每一天早上到下一天早上倒转沙漏的次数并不相同；换成计算从这个中午到下一个中午的“小时”数（即倒转沙漏的次数），这样每一天的小时数都是相同的。
第五段：无法证明这些事件“确实”是周期性的——只是发现一种事物的规则性与另一种事物的规则性相吻合而已，把时间定义建立在某种明显是周期时间的重复性上。
&5.3 .短的时间
第一段：从检验昼夜的重复性这个过程中获得了一个重要的副产品——找到了一种比较精确地测量一天的几分之一的方法，即找到了一种用较小的时间间隔来计算时间的方法。能不能更进一步，学会测量更小的时间间隔呢？
第二段：伽利略发现，如果一个摆的摆幅始终很小，那么它将总以相等的时间间隔来回摆动。——对摆在一个“小时”内的摆动次数进行比较，可划分出一个小时的几分之一。
第三段：“秒”：摆一个小时内振动3600次（如果一天有24个这样的小时），那么我们就称每一摆动的时间为1“秒”，同理可以把秒分成更小的间隔。
振荡器：制造一个能够走得任意快的机械摆是不现实的，但是我们现在能够制造一种称为振荡器的电学摆，这种电学摆能提供周期很短的摆动——电的来回振动。
第四段：制造一系统电子振荡器，每一个周期要比前一个减小10倍，每一个振荡器可用前一个较慢的振荡器这样来“定标”，即数出较慢的振荡器振动一次时它所振动的次数。
电子示波器：一种观察一短段时间用的“显微镜”，这个装置在荧光屏上画出一幅电流（或电压）对时间的图像，将示波器依次与我们的系列中相继的两个振荡器相连，它就先显示出一个振荡器中的电流图像，然后显示出另一个振荡器的电流图像——测出较快的振荡器在较慢的振荡器的一个周期中振动的次数。
第五段：利用现代电子技术，已经制造出周期短到大约10^(-12)s的振荡器，并且可以按照前面描述的那种比较方法用我们的标准时间单位——秒来予以定标。
第六段：比10^(-12)还短的时间已经测量出来，但用的是另一种测量技术——
“时间”的另一种定义：观察发生在运动物体上的两个事件之间的距离，通过时间=距离/速度。
第七段：用上述技术测量π0介子的寿命：π0介子在感光乳剂中产生并在其中留下微细的踪迹，用显微镜观察这些踪迹时，我们就可看到——
平均而言一个π0介子（认为它以接近光速的某个速度运动）在蜕变之前大约走过了10^(-7)m的距离，所以它的生命总共只有大约10^(-16)s。
第八段：把我们的技术进一步加以扩展之后，就能推断更快的物理事件的持续时间，我们就可以谈论原子核振动的周期，以及那些新发现的奇异共振态（粒子）的寿命——
它们的全部寿命只不过占10^(-24)s的时间，大致相当于光（它以我们已知的最快速度运动）通过氢原子核（这个已知的最小物体）所花的时间。
第九段：那么是否还存在尺度更小的“时间”？这是尚未解决的问题。
&5.4 .长的时间
第一段：测量较长的时间：数一数有几天就是，一年大约有365天。
自然界的时间标记：树木的年轮或河流底部的沉积物——来确定从发生某种事件以来所经历的时间。
第二段：测量更长的时间：把放射性材料作为一只“钟”来使用。
“半衰期”：某种材料的样品，当它的年龄每增加一相同的数值时，它的放射性就减少一相同的分数，它放射性减少到一半的时间称为“半衰期”。
第三段：例子：一块木料，在它形成时其中含有数量为A的放射性物质，而我们用直接测量法发现它此刻的量为B，那么只要解方程(1/2)^(t/T)=B/A，就能计算这一物体的年龄t——其中T为该材料的半衰期。
第四段：碳14的半衰期是5000年，通过仔细的测量我们测出经20个左右的半衰期后所余留下来的数量，因此，就能够确定生成于100 000年以前那样古老的有机体的年代。
第五段：测更长的时间——用一种半衰期更长的同位素来进行测量。
例如，铀有一种同位素，它的半衰期大约为10^9年，所以如果有一种物质在10^9年前形成时就含有这种铀，那么今天这种铀就只剩下一半。当铀蜕变时，它变成了铅。
着眼于海洋中的铀和铅，并且对整个地球取平均值，用这个推广了的方法测得地球本身的大概的年龄大约为45亿年。
第六段：人们发现，地球的年龄与掉到地球上的陨石（也是用铀方法测定的）的年龄是相同的，这是一件令人鼓舞的事情——地球是由漂流在太空中的岩石形成的，而陨石很可能就是遗留下来的那些物质的残片。我们这部分宇宙起源于大约100或120亿年之前。
更早的时间是否有任何意义？
&5.5 .时间的单位和标准
第一段：很长一段时间的基本标准：地球的自转周期——发现地球的转动也不是严格周期性的，近些年来变长了。
第二段：没有找到任何一个比地球的周期好得多的标准。
“原子钟”：基本的内在周期，就是原子振动的周期，这种振动对于温度或任何其他外界影响都不十分敏感；精确度达到10^(-9)，或者比之更高。
第三段：科学家们不久就会一致同意采用原子标准钟中的一种来定义时间单位——
1967年第十三届国际计量大会已通过决议将时间单位“秒”的定义改为：“一秒等于铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁的辐射周期的9 192 631 770倍。”
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