三、经典力学中的空间和时间

力学的目的在于描述物体如何随着“时间”的变化在一定空间内改变其位置。没有经过认真思考和细节翔实的例证就用这样一种说法解释力学的目的，我的良心是要受到力求清楚明确的精神的严厉谴责的。我们就来看看罪在何处吧。

首先，“时间”和“空间”应该如何理解，我们并不清楚。我站在一辆匀速行驶的火车车厢的窗前。我松开手，让一块石头自然坠落到路基上，不对其施加任何力。那么，在不考虑空气阻力影响的情况下，我所看见的石头应该是沿直线垂直坠落的。一个在公路上目睹了这种不道德行为的路人则看见石头是沿抛物线掉落至地面的。我的问题是：“在‘现实中’，石头下落的轨迹到底是直线还是抛物线？还有，此时‘空间’中的运动又具有什么意义？”从本书前面章节的讨论中我们知道，结果是不言自明的。从一开始起我们就故意回避掉了“空间”这个模糊的词语，必须认识到的是，我们没有办法对这个词语形成丝毫的概念，因此我们要用“相对于一个实际参照刚体的运动”来代替它。之前，我们已经详细描述过了与位置相对的参照物（火车车厢和路基）。如果不用“参照物”而引入“坐标系”，这样数学描述就很方便了，我们就可以说：石块对于与车厢紧密相连的坐标系而言走过了一条直线，对于与地面（路基）紧密相连的坐标系而言，石块走过了一条抛物线。借助这个例子我们可以清楚地看到，没有独立存在的轨道（按照字面意思上解释，即“路径曲线”^[15]），只有相对于某一个特定参照系的轨道。

要完整地描述运动，我们就必须明确物体的位置如何随着时间的变化而改变，也就是说，轨道上的每一点都有一个物体运动的时间点与其对应。要使用这些数据就必须补充上对时间的定义，凭借这个定义，这些“时间价值”就能被视为本质上可被观察的尺度（测量结果）了。如果我们站在经典力学的立场上，我们就能以下列方式满足条件、证明结论。设想有两只结构相同的钟表，那个站在火车车窗前的人握着一只，在公路上的人拿着另一只。钟表每一次发出“嘀嗒”声的同时，这两个观察者记录下石头在他们各自参考系的位置。在这一点上，我们不能去考虑光的传播效率的有限性因素。要考虑这个和其他更明显的干扰的话，我们一会儿还要处理一些别的细节。

时间

时间是一个较为抽象的概念，是物质的运动、变化的持续性、顺序性的表现。时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数。确定时间，是靠不受外界影响的物质周期变化的规律，例如月球绕地球周期、地球绕太阳周期、地球自转周期、原子振荡周期等。大爆炸理论认为，宇宙从一个起点处开始，这也是时间的起点。^[16]