从物理学角度来看，时间的本质是什么？

John

从物理学角度来看，时间的本质是什么？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/559230816

大力水手

时间只是一个人为定义的物理量，本身并不存在，速度是反应物质运动变化快慢的物理量，即然要比较物质变化的快慢，就必须在要在相同的空间序列间隔里才好比较，于是有产生了时间这个物理量，过去人们认为地球自转是恒定的，于是就把地球自转一周定义为一天，等分划为24小时，然后还有分，秒等等，这里要注意的是，在确定了时间后，才会有速度的比较，即在相同的间隔里看各种不同的物质运动，速度才会有不同，后来为了提高精度，人们又用原子震动来定义时间间隔，这时用原子震动来定义时间长度，只是用了这个工具，不管用哪种工具来定义时间，目的就是为了更好的确定时间间隔，当然这个定义也是要一定的物理条件下，比如在地球表面相对静止且在一定位置，温度等等条件下定义的，反之我们不能认为原子震动就是时间，比例在特定的条件下，如高速运动或者高温关态下，原子的震动周期发生快慢变化时，我们还认为这个周期还是我们在标谁条件下定义的时间长度，所以时间的定义具有严肃性，在标准条件下定义好的时间长度，就是一个时长标量，不在这个标准条件下的原子震动，不在是时间标量，但很多人认一个死理，就是原子震动就是时间，于是才会有高速运动时间就短，时间流速变快的说法！

感恩由您

时间的本质是运动。
宇宙中一切物质都是在不停运动、变化中的，而这种运动造就了时间。
再说高大上一点，你可以理解为宇宙级熵增的过程就是时间。

清风寡欲

“本质”是个油腻的哲学术语，物理学一般不用它。

就时间这一物理量而言，物理学关心的是如何以数学物理方法定义时间。长期以来，时间被认为是一个不可定义的物理概念。然而观察表明，我们只是无法脱离其它物理量而以属加种差法孤立地定义时间。只要放弃属加种差法而将时间描述为其它物理量的某种函数，即可严格定义时间。例如，在牛顿力学中将时间t描述为行程s与速度v的二元函数，在劳伦兹变换中则将t描述为另一参照系时间t'、参照系相对速度v、横坐标x与光速c的多元函数。据此，我们可抽象出时间的严格物理定义：时间是物理量与描述其自身变化快慢的导出量的比值。无模无真相，翠花，上公式。

          设ρ为任意物理量，f(ρ)为ρ的一个函数，f(ρ)的量纲不可由以{L, M,I, Θ, n, J}为定义域的量纲函数导出，则ρ/f(ρ)称为时间，记为t，即

                            t=ρ/f(ρ)

上式称为时间的差集定义式(李三畏，2009），式中L, M,I, Θ,n, J分别为长度、质量、电流、温度、物量、光强。

         上述定义能够概括所有形如S=vt与a=Δv/Δt的导出量，因而该定义在量纲函数定义域的差运算{L, M, T, I, Θ, n, J}-{T}上是严格自洽的(self-consistent).  即便假定将来出现任一新的基本物理量x，比如信息量b=x，该定义在扩展后的差集{L, M,I, Θ,n, J, x}上依然适用。

继续前进

生活中时间这个词，被塞入了一大堆不同的概念，大多数人把这些概念含糊的混在一起使用。
但是物理学中被定义的时间，就只有一个明确的概念，那就是“物体运动的快慢”
我们找到一个周期性运动的事件s，比如钟摆摆动一次。 当A事件发生的时候，我们和s进行比较，看在A事件发生的过程中，s事件发生了多少次， 这个次数就是A事件运动快慢表征，也就是物理学上所定义的时间。
现代物理选取事件s的时候，基本上都会选取自然界发生的不可被人为改变的事件。 比如铯原子两个能级跃迁所对应的电磁波的周期。
一般这个周期是不会发生变化的，我们就用这个周期最为物体运动快慢的基准值。 但是，假设某种环境下，这个周期发生变化了，比如在高速运动的参考系下，这个周期会变长，我们就称之为时间膨胀。时间膨胀，实际上就是物体运动速度变慢了。
但是 我们日常生活中的时间，往往还有其他概念。
比如我们说去年我在上学， 今年我毕业了。
实际上这个时间，指的是事件发生的顺序，而不是发生的快慢，这和物理学中的时间有本质区别。
我必须先上学，然后再毕业。 并且这两个事件是有因果关系的，因为我上学了，才会导致我毕业这个事件的发生。
这种事件，实际上是一种事件发生的先后顺序，这种顺序，目前在物理学中并没有什么理论来定义它。
所以，你要认真的思考问题的话，千万要区分这两个概念。 物体的运动快慢和事件发生的先后顺序是完全不一样的概念。

大力水手

先讲点大家爱听的。
目前物理学对于时间这一物理量的研究难以进行。大多数的理论建立在一些“时空观”上，所谓的“时空观”，是一些公认的假设。（也就是说，它是个理论，它是个假设！）
目前最正确的理论是爱因斯坦提出的相对论时空观：时间和空间是一体的，时间是需要基于观察者定义的，不同观察者观测到的时间概念是不同的，不同观察者的时空结构可以通过洛伦兹变换推演而出。
说人话就是，我和你的时间不同，但告诉我一些信息，我可以知道你的时间是怎样的。
这一时空观具有坚实的实验基础：光速在所有参考系下不变。这一实验结果粉碎了牛顿经典时空观的绝对正确，让其成为一个在低速（指不接近光速）下近似成立的相对正确的假设。

这就要说提到大家耳熟能详的，牛顿提出的经典的时空观：时间是永不停歇地向前运动的一个物理量，它与空间没有关系，与观察者没有关系，所有的时针和分针都以相同的速度旋转。
经典时空观是绝大多数人的朴素认识，被当作理所当然的，正确的预设，但是物理学家知道他只是近似正确的。

然而学界有一个现象，在外行人听起来比较奇怪：大家都更相信相对论时空观，都知道牛顿时空观有问题，但是几乎所有人都在用牛顿时空观的框架（即使他学过相对论），很多理论并没有完全地将相对论时空结构加入，甚至是量子力学。
这是因为用相对论处理问题实在是过于麻烦，学艺不精的话，每一步都可能犯错。绝大多数问题并不需要在光速极限下解答（实验也基本不会触及这一极限）我们只需要一个在低速下正确的有效理论。所以耗费了大量的精力在相对论上，是极度低效且基本无用的。


那么再讲点大家不怎么感兴趣的
物理学并不真正思考，XX的本质是什么。
因为物理学的研究，大多是范畴学的框架下进行的。打个比方，我们要了解电子，实验上，关于电子的性质：
1，电子可以吸引质子，不会吸引中子，被其他电子排斥
2，电子具有质量，有惯性和万有引力
所以，电子是一个，排斥电子，吸引质子，具有惯性，具有万有引力的粒子。这些性质构成了“电子”这一概念的全部，不会有更多的东西了。
所以物理学不研究“本质”这种略带主观色彩的概念，只是忠诚地基于可以观察到的客观事实，谨慎地做一些总结，然后进行推理的学科。如果必须要说什么是本质的话，本质就是我们能观察到的有关它的一切。
那么从这个意义上，时间的本质又是什么呢？这样想想，时间的本质是我们所在的这个世界上一切事物的运动和变化。
我想这样的答案不能让大多数人满意，所以我大胆地向前一步，将现今观测到的与时间有关的现象的总结，即时空观的概念，作为解答。作为一个并非全知全能的人类，这已经是目前能够得到的最终答案了。