《高中物理讲义必修一》1.2.1：时间和时间的表示

     运动具有主体性和相对性，于是我们定义了质点和参考来体现；运动还具有时空性，而时间和空间是必须定量描述的，因此本节继续构建关于时间和空间的基本秒速工具。

一：时间的定义和认识

时间是我们日常生活中一直在用的词汇，但是日常语言中的“时间”并不是一个清晰的概念，比如：“现在是什么时间？做一顿饭需要多少时间？”这两句话中的“时间”的意思是不一样的，也就是说生活用语中的“时间”指代不明，不是一个物理学意义上的概念。把时间研究明白本身是个很困难的事情，只能尝试从最初人对时间的认知出发，来厘清一个清晰的物理学概念出来。

时间兆始于人对事物变化的感知，试想这样一个场景：“把你的意识从身体中剥离出来放到一个真空的房间里，周围除了上下左右前后六面墙壁什么都没有，由于现在的你只是纯粹的意识没有身体，因此也不会通过眨眼、饥饿、困倦、衰老等等来感受自己身体的变化”，那么会怎么样呢？是的，你对时间的感知消失了；那么如果宇宙中的一切都不存在了，整个宇宙变成了刚刚囚禁你意识的大房子，那么就不仅仅是你对时间的感知消失了，而是——时间消失了。

由此可知，时间存在需要依赖物质，或者说时间本身只是物质世界的变化的表现之一，没有物质运动就没有时间，或者说离开物质运动时间就没有意义。时间依赖于运动而存在，所以最初度量时间的方式一定和运动有关，因此选择自然界广泛存在的不断重复的客观运动作为时间的定理度量是一个自然而然的结果。

人类认识时间也确实是建立在这一基础上的，古人观察到日出日落于是有了第一个时间计量单位“日”，观察到月圆月缺于是有了第二个时间度量单位“月”，观察到四季轮回于是便有了第三个时间计量单位“年”。在建立了“年、月、日”这些基本时间观念之后，古人制作日晷、恒木等依靠记录自然周期运动的计时工具和漏刻、香烛、摆球等人为制造的周期性运动计时工具，逐步建立了系统完善的时间系统。

即便如此，要对时间做一个准确的定义也是艰难的，如果非要做一个定义只能这样说：时间是物体运动的基本表象，是反映不同物体运动情况差别的重要指标。这样就带来一个麻烦，运动是用时间定义的，而时间又需要用运动区定义，这样就陷入了循环定义的逻辑矛盾。其实循环定义是物理学的内在缺陷，很多物理量都只有在循环中同时相互定义才能定义清楚，例如时间、空间和运动，康德把这类概念归如先验范畴，是这个世界的不证自明的基础概念。

不过，这并不妨碍讨论时间的物理意义，时间本质上是物质运动的内在属性，那么时间必然与运动物体相关，即时间是物体的时间，不同的物体应该有不同的时间，也就是说时间具有相对性，这与爱因斯坦的相对论是一致的。但是，时间需要一个标准，当我们以某个周期运动的物体作为参考建立起标准的时间刻度之后，其他物体的“时间”相对于标准时间的快慢实际上也就是其他物体运动的快慢，因此标准刻度的时间具有绝对性。换言之，时间的相对性就是运动的相对性，在“运动相对性”前提下时间的相对性也就被内化到了“运动的相对性中”而消弭，绝对的时间也就有了物理意义。

二：时间轴、时刻和时间间隔

从上面的哲学和物理学思辨跳出来，高中物理所需要的时间是一个工具，一个便于准确定量描述物体运动的工具，牛顿借助了上文所诉是标准刻度时间，并且规定时间刻度是单向均匀，以此依据古人意见建立起来的时间测量和量度规范，把时间抽象成一条数轴如图所示：  

借助数学中的几何概念定义了时刻和时间间隔：数轴上的一个点对应一个“瞬间”即“时刻”，数轴上两个点之间的线段对应“一段时间”即“时间间隔”。对于时间的严格定义如下：

时间是可用数学描述的平直、单向、连续、均匀的物理量，可以用时间轴来表示：

时间轴：时间轴是数字用时刻替换掉的数轴；

时刻：时刻是时间轴上的一个个点；数学表示为t1,t2,t3……

时间间隔：时间间隔是时间轴上的线段，简称时间。数学表示为：

【引用课本】在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。我们平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据上下文认清它的含义。