#如何创建高效执行力的团队#【聪明领导做好4个点,打造超高凝聚力的高效团队】看《西游记》,你看的是什么?
有人把它当喜剧看,师徒五人一路过关斩将,最终修成正果;有人把它当悲剧看,再“离经叛道”的人也会被生活磨去棱角。
有人从中参透了人生,有人从中读懂了人性,还有人从中悟出了管理之道。#甘靖数字经济[超话]#
前不久,有个销售团队的负责人抱怨:“什么样的客户我都能一举拿下,但是就搞不定自己团队里面的那几个人。总感觉组织效率不高,工作配合度、完成度不高,到底是哪里出了问题?”
很明显,这样的团队是低效能,而且不能叫作团队,充其量是一个团伙。
如何打造一个高效能的团队,或许能从唐僧团队中领悟到某些技巧。
一、价值观一致,目标清晰且统一
乍眼一看,唐僧似乎是团队里面没什么硬才能,打妖怪不会,内外联络交流不行,后勤保障也不行,作为领导的他是靠什么把整个团队绑在了一起呢?
靠的就是“取经传道,普度众生”这一伟大的战略目标。
都知道,猴王孙悟空、天蓬元帅猪八戒、卷帘大将沙悟净都不是善茬,如果没有统一清晰的目标,这几个人或许早就各自为政,也不会有后面的历经九九八十一难最终修成正果的故事了。
同理,要使团队高效运转起来,首先就必须要有一个统一清晰的目标,没有目标,其他一切都是虚的。
可以说,目标是团队的“北斗星”,引导着团队成员形成统一的行动。一个团队只要有了明确的目标,才能有包容力和凝聚力。
二、内在驱动力
有人说,目标固然重要,但有些人不接招,有什么用?
当然,作为“打工人”的一员,都会觉得目标、理想都是老板的,跟我半毛钱关系都没有,我只是养家糊口而已,凭什么为了你的目标而拼命?这就涉及到员工的内在驱动力问题。
在《西游记》里面,孙悟空天生就是一只石猴,不甘平庸,成功逆袭变成美猴王。成为美猴王之后,依然不满足,继而寻师问道,大闹天空,挑战权威,最终被如来佛祖压在五指山下。孙悟空的一切行动都来自于其强大的内在驱动力,他有强烈的成长欲望。
沙悟净的内在驱动力还可以,他不想再挨打,也不想再承受飞剑穿胸的痛苦,并且还得到了观音菩萨“功成免罪,复你本职”的允诺,是个本本分分的实干者。
与两者形成鲜明对比的猪八戒,取经的内在驱动力比较薄弱。他被观音菩萨劝说皈依正途,也只是得了个“将功折罪,管教你脱离灾瘴”的承诺,没有得到收获,顶多是止损。所以,可以看到在取经路上,表现不怎么积极。
那么,对于这样的员工,管理者要如何应对?如何才能让员工从思想上、行动上都能自觉自愿、自动自发地为企业目标努力工作?
很简单,获得员工们的心。孟子在两千多年曾经说过:“得人心者得天下。”管人,就是管人的心。想要获得人心,必须掌握三个概念:
①理性管事,感性管人
中国人普遍容易“感情用事”,在企业经营中,感情用事可能会带来毁灭性的灾难。
著名跨国高科技公司安捷伦在遭遇危机的时候,果断裁员并降低在职员工的工资,但员工工作积极性丝毫未减。为什么?原因在于安捷伦做到了“做事用理性,对人用感性”的管理模式。
裁员是为了保全企业,保全大部分人,是顾全大局的表现。而对于被解雇的人,安捷伦实行了一系列的安抚措施:如满足被裁员工的需求;对所有被裁员工进行就业指导。
②正确对待离开团队的人
团队中,人员有来有去很正常,如何正确对待离开团队的人,会影响企业在员工心目中的形象。
如果团队负责人善待那些离开的人,不仅让留下来的人安心、安定,让他们感觉到是被善待的,还能吸引到未加入的人。
③学会承担系统的痛
在管理团队中,负责人经常会遇到这样的情况,优秀的人才总是要求这样那样的“特权”,或者要求在犯错的时候可以免责。有些负责人或许觉得,他们能力出众,可以酌情通融一下。
其实这样是不行的,团队有团队的规则,负责人必须维护整个系统,允诺某些人员的“特权”,是对其他成员的不公平,让员工觉得你是一个没有原则的人,久而久之会造成无人遵循规则的状况。就像《西游记》中,孙悟空多次犯错,唐僧都不曾念在它降妖驱魔有功而放任它,每次念起紧箍咒来都是妥妥的。
三、外在驱动力
能够自驱当然是最好的,但是老板不能奢求团队里的每个人都有共同的使命感和驱动力。这时候,外在驱动力上线。
取经路上,“取经传道、普度众生”是唐僧一个人的心愿,最后他得到了他想得到的圆满,但并非孙悟空、猪八戒、沙悟净的心愿。这时候就要对症下药,根据徒弟几个的需求设立不同的激励机制。
孙悟空,有强大的内在驱动力,其内驱的背后是自我实现的愿望。另外,孙悟空有一个缺点就是好大喜功,所以在设计奖励机制的时候可以适度满足其自尊心和虚荣心,在功德圆满的时候,给予他名分。
猪八戒,好吃,希望可以多睡会,都是最基本、朴素的需求,可以给他这样的福利,一次让他更加勤快。
沙悟净,不想再收穿心痛苦,还希望可以给他官复原职,是很明显的要安全,要编制的需求。这时候,观音菩萨给他的承诺就起到了作用。
四、团队成员的互补性
《西游记》中,唐僧团队在西天取经的路上遭遇太多磨难和险阻,最后成功取得真经,这其中最重要的是团队成员之间的互补性。
唐僧,个人能力不突出,但有坚定不移完成企业使命的信念。话虽不多,但是能够严格约束下属。
孙悟空武功高强,法力无边,业务能力是极好的。按理说,取经路上,唐僧就带他一个就可以了,怎么还收了八戒、沙悟净为徒?因为孙悟空脾气暴躁是他唯一不好的缺点,这就需要其他人来缓和。
猪八戒,虽然奸懒馋滑,小毛病也很多,意志不坚定,动不动就嚷嚷着“散伙”,但是不可以否认的事,他给团队带来了欢乐,是充当团队润滑剂的作用。
沙悟净,虽然只是会喊“大师兄,师傅被妖怪抓走了”,“大师兄,二师兄和师傅都被妖怪抓走了”,“师傅,大师兄会来救我们的”,但是踏实能干,实在,是团队的挑担担当。
这样看来,唐僧师徒就像我们每一个优点和缺点并集的平凡人。没有人是完美的,团队里面能够形成能力互补,才能构成完美的团队。每个成员的能力、优势、经验、性格相互补充,而不是重叠甚至是冲突,才能达到像齿轮与齿轮之间高效、精确、有条不紊地运作效果。
写在最后
《西游记》在开篇写道“欲知造化会元功,须看西游释厄传”,意思就是“要想知道人生的真谛,就必须看西游记”。
要想打造一个高效能的团队,就要像西天取经,一定要有团队目标。当一个团队能高效运转起来,才能经得住“九九八十一难”,最终修得“真经”。 https://t.cn/RI7nYAL
有人把它当喜剧看,师徒五人一路过关斩将,最终修成正果;有人把它当悲剧看,再“离经叛道”的人也会被生活磨去棱角。
有人从中参透了人生,有人从中读懂了人性,还有人从中悟出了管理之道。#甘靖数字经济[超话]#
前不久,有个销售团队的负责人抱怨:“什么样的客户我都能一举拿下,但是就搞不定自己团队里面的那几个人。总感觉组织效率不高,工作配合度、完成度不高,到底是哪里出了问题?”
很明显,这样的团队是低效能,而且不能叫作团队,充其量是一个团伙。
如何打造一个高效能的团队,或许能从唐僧团队中领悟到某些技巧。
一、价值观一致,目标清晰且统一
乍眼一看,唐僧似乎是团队里面没什么硬才能,打妖怪不会,内外联络交流不行,后勤保障也不行,作为领导的他是靠什么把整个团队绑在了一起呢?
靠的就是“取经传道,普度众生”这一伟大的战略目标。
都知道,猴王孙悟空、天蓬元帅猪八戒、卷帘大将沙悟净都不是善茬,如果没有统一清晰的目标,这几个人或许早就各自为政,也不会有后面的历经九九八十一难最终修成正果的故事了。
同理,要使团队高效运转起来,首先就必须要有一个统一清晰的目标,没有目标,其他一切都是虚的。
可以说,目标是团队的“北斗星”,引导着团队成员形成统一的行动。一个团队只要有了明确的目标,才能有包容力和凝聚力。
二、内在驱动力
有人说,目标固然重要,但有些人不接招,有什么用?
当然,作为“打工人”的一员,都会觉得目标、理想都是老板的,跟我半毛钱关系都没有,我只是养家糊口而已,凭什么为了你的目标而拼命?这就涉及到员工的内在驱动力问题。
在《西游记》里面,孙悟空天生就是一只石猴,不甘平庸,成功逆袭变成美猴王。成为美猴王之后,依然不满足,继而寻师问道,大闹天空,挑战权威,最终被如来佛祖压在五指山下。孙悟空的一切行动都来自于其强大的内在驱动力,他有强烈的成长欲望。
沙悟净的内在驱动力还可以,他不想再挨打,也不想再承受飞剑穿胸的痛苦,并且还得到了观音菩萨“功成免罪,复你本职”的允诺,是个本本分分的实干者。
与两者形成鲜明对比的猪八戒,取经的内在驱动力比较薄弱。他被观音菩萨劝说皈依正途,也只是得了个“将功折罪,管教你脱离灾瘴”的承诺,没有得到收获,顶多是止损。所以,可以看到在取经路上,表现不怎么积极。
那么,对于这样的员工,管理者要如何应对?如何才能让员工从思想上、行动上都能自觉自愿、自动自发地为企业目标努力工作?
很简单,获得员工们的心。孟子在两千多年曾经说过:“得人心者得天下。”管人,就是管人的心。想要获得人心,必须掌握三个概念:
①理性管事,感性管人
中国人普遍容易“感情用事”,在企业经营中,感情用事可能会带来毁灭性的灾难。
著名跨国高科技公司安捷伦在遭遇危机的时候,果断裁员并降低在职员工的工资,但员工工作积极性丝毫未减。为什么?原因在于安捷伦做到了“做事用理性,对人用感性”的管理模式。
裁员是为了保全企业,保全大部分人,是顾全大局的表现。而对于被解雇的人,安捷伦实行了一系列的安抚措施:如满足被裁员工的需求;对所有被裁员工进行就业指导。
②正确对待离开团队的人
团队中,人员有来有去很正常,如何正确对待离开团队的人,会影响企业在员工心目中的形象。
如果团队负责人善待那些离开的人,不仅让留下来的人安心、安定,让他们感觉到是被善待的,还能吸引到未加入的人。
③学会承担系统的痛
在管理团队中,负责人经常会遇到这样的情况,优秀的人才总是要求这样那样的“特权”,或者要求在犯错的时候可以免责。有些负责人或许觉得,他们能力出众,可以酌情通融一下。
其实这样是不行的,团队有团队的规则,负责人必须维护整个系统,允诺某些人员的“特权”,是对其他成员的不公平,让员工觉得你是一个没有原则的人,久而久之会造成无人遵循规则的状况。就像《西游记》中,孙悟空多次犯错,唐僧都不曾念在它降妖驱魔有功而放任它,每次念起紧箍咒来都是妥妥的。
三、外在驱动力
能够自驱当然是最好的,但是老板不能奢求团队里的每个人都有共同的使命感和驱动力。这时候,外在驱动力上线。
取经路上,“取经传道、普度众生”是唐僧一个人的心愿,最后他得到了他想得到的圆满,但并非孙悟空、猪八戒、沙悟净的心愿。这时候就要对症下药,根据徒弟几个的需求设立不同的激励机制。
孙悟空,有强大的内在驱动力,其内驱的背后是自我实现的愿望。另外,孙悟空有一个缺点就是好大喜功,所以在设计奖励机制的时候可以适度满足其自尊心和虚荣心,在功德圆满的时候,给予他名分。
猪八戒,好吃,希望可以多睡会,都是最基本、朴素的需求,可以给他这样的福利,一次让他更加勤快。
沙悟净,不想再收穿心痛苦,还希望可以给他官复原职,是很明显的要安全,要编制的需求。这时候,观音菩萨给他的承诺就起到了作用。
四、团队成员的互补性
《西游记》中,唐僧团队在西天取经的路上遭遇太多磨难和险阻,最后成功取得真经,这其中最重要的是团队成员之间的互补性。
唐僧,个人能力不突出,但有坚定不移完成企业使命的信念。话虽不多,但是能够严格约束下属。
孙悟空武功高强,法力无边,业务能力是极好的。按理说,取经路上,唐僧就带他一个就可以了,怎么还收了八戒、沙悟净为徒?因为孙悟空脾气暴躁是他唯一不好的缺点,这就需要其他人来缓和。
猪八戒,虽然奸懒馋滑,小毛病也很多,意志不坚定,动不动就嚷嚷着“散伙”,但是不可以否认的事,他给团队带来了欢乐,是充当团队润滑剂的作用。
沙悟净,虽然只是会喊“大师兄,师傅被妖怪抓走了”,“大师兄,二师兄和师傅都被妖怪抓走了”,“师傅,大师兄会来救我们的”,但是踏实能干,实在,是团队的挑担担当。
这样看来,唐僧师徒就像我们每一个优点和缺点并集的平凡人。没有人是完美的,团队里面能够形成能力互补,才能构成完美的团队。每个成员的能力、优势、经验、性格相互补充,而不是重叠甚至是冲突,才能达到像齿轮与齿轮之间高效、精确、有条不紊地运作效果。
写在最后
《西游记》在开篇写道“欲知造化会元功,须看西游释厄传”,意思就是“要想知道人生的真谛,就必须看西游记”。
要想打造一个高效能的团队,就要像西天取经,一定要有团队目标。当一个团队能高效运转起来,才能经得住“九九八十一难”,最终修得“真经”。 https://t.cn/RI7nYAL
【如何“脫離地球”更精確地測量宇宙時間?】據國外媒體報導,出於某些原因,當我們談及恒星、星系和宇宙的年齡時,通常使用“年”進行測量和描述,我們是否有更好的方法來測量宇宙時間?
現今,我們可以追溯138億年前發生的大爆炸事件,觀測到宇宙體積延伸至461光年,但是像“年”和“光年”這樣的時間計算單位不僅是完全隨意、以地球為中心,並且從地球歷史上講,這些時間計算單位甚至沒有一致的定義。也許有更好的方法來測量時間,尤其是對宇宙而言,但每種方法都存在著缺點。
關於宇宙,我們可以提出許多宏觀的問題,但這是人類歷史上最令人費解的謎團之一,例如:“宇宙是什麼?宇宙有多大?它是永恒不變的,還是突然形成的,如果是的話,是什麼時候誕生的?”這些問題曾是哲學謎團之一,但過去100年提供了堅定的科學答案。現今基於先進的天文勘測設備,我們知道宇宙是什麼,但迄今我們所觀測的僅是直徑922億光年宇宙的一小部分;我們知道大爆炸事件,這是宇宙開始的標誌性事件,大約發生在138億年前,但準確的發生時間仍有1%的不確定性。
然而,為什麼我們測量宇宙時間和距離的所有方法都使用以地球為中心的單位呢?例如:“年”和“光年”,難道沒有一種更好、更客觀、更普遍的方法來實現嗎?答案是肯定有的,至少科學家傑瑞·貝爾(Jerry Bear)是這樣認為的。
貝爾指出,為什麼宇宙學計算,例如:宇宙年齡和大小,要廣泛地使用狹隘的、與 “年”相關的參數呢?客觀地講,將地球一年的時間概唸作為一種宇宙衡量標準是較狹隘的,光年這個概念僅與宇宙區域測量有關。
以上測量標準都是很好的觀點,但我們需要進一步擴展和思考,尋找一些替代性標準,讓我們來看一下測量宇宙時間背後的科學吧!
在地球上,只有兩種方法來理解時間流逝的概念,這兩種方法都是利用定期重現的現象,這些現象不僅對人類活動至關重要,而且對所有生物活動都至關重要,在較短的時間尺度上,我們有“天”的概念,這是很重要的,原因如下:
一天標誌著日出和日落,大致與地球繞地軸一個完整自轉週期相對應,同時,一天的時間與大多數植物和動物經曆晝夜活動和休眠的時間相對應,所有這些現象都在接下來的一天時間內重復出現,在接下來的幾天里,或許會出現實質性差異,如果我們等待的時間足夠長,這些差異就會重復出現,在一年時間里,日子會以各種方式發生變化,其中包括:日出和日落的時間提前和延遲,白天時間的增加和減少,太陽在地平線之上的最大高度和最小高度,以及季節變化週期、植物和動物生活週期等。但從一年的時間角度來講,幾乎沒有變化,幾年內重複循環出現。
基於以上分析,我們就很容易理解為什麼人們會提出一些基於“日”和“年”等概念的計時系統,因為我們在這顆星球上的活動與這些週期性循環密切相關。但通過仔細觀察,出於各種原因,我們在地球上所經曆的日和年的概念並不能很好地轉化為一組標記時間流逝的通用公式。
首先,在地球歷史上,一天的持續時間已經生了巨大變化,當月球、地球和太陽相互作用時,潮汐摩擦現象會導致一天的時間變長,月球會以螺旋方式逐漸遠離地球,大約40億年前,地球的“一天”時間僅持續6-8個小時,一年有1000多天。
然而,一年的變化,或者說地球繞太陽公轉一週所需的時間,縱觀太陽系歷史僅存在少許變化。變化的最大因素是太陽質量改變,迄今為止,太陽已損失了相當於土星的質量,該變化將促使地球被推向距離太陽更遠的區域,並導致它的軌道運行速度隨著時間推移略慢一些,這將導致一年的時間變長,但僅是略微延長——大約延長萬分之二,這相當於從太陽系誕生至今,一年的時間延長了大約2個小時。
但是為什麼我們要將地球的計時概念延伸應用於整個宇宙,以及將其他星系中行星環繞主恒星的任意運動聯繫起來呢?這是不客觀的,也不是絕對的,而且除了以地球為中心的計時標準之外,再也沒什麼用。天和年都不是普遍適用宇宙的時間度量單位,光年和秒差距(或者相關單位,例如:千秒差距、百萬秒差距或者兆秒差距)都不是普遍適用的距離度量單位。
有趣的是,有一些方法可以更客觀、理物理地定義時間,而且它們不會像以地球為中心的定義那樣存在缺陷,但是我們也有一些很好的理由不使用這些時間度量,因為每一個度量都有其優點和缺點,如果你要對某種方法使用進行論證的話,以下有一些可以考慮的選擇,人們可以從太陽系歷史角度進行分析,判斷這些方法是否比現在以年為基礎(實際上是以地球為中心的計時標準)的計時系統更好或者更差。
即使太陽系發生了複雜的天體物理變化,地球一年的持續時間仍可能是一種有效且穩定的衡量標準,我們可以使用該計時標準確定與地球相關的時間計數。由於光速是一個已知且可測量的常數,因此“光年”就作為一個推導出來的距離單位出現了,而且隨時間變化光年的計時標準僅發生很小變化,在過去數十億年的時間里,準確率一直保持在99.98%左右。
有時,我們會使用另一個重要計時定義,雖然它是間接的,但也是基於地球環繞太陽運行一年的定義——秒差距,它不是僅基於時間,而是基於天文角度和三角學原理。當地球環繞太陽運行,相對一顆“未移動恒星”的視位置,就出現了位置變化,人們可以做一個簡單的測試——只睜開左眼,然後交替睜開右眼,就會發現較近的物體相對於較遠的背景物體會出現“位移”。
在天文學領域,我們稱該現象為“視差”,我們使用地球相對於太陽位置的最大距離來代替人類左右眼之間的距離,地日軌道直徑大約3億公里,一個天體相對於遙遠背景移動1弧秒(1/3600度),將被定義為一個秒差距:大約3.26光年。以下是“脫離地球”的幾種宇宙計時系統:
1、普朗克時間
你是在尋找一個除宇宙基本常數之外不依賴任何規律的時間定義嗎?如果取三個最基本、可測量的自然常數,你可能會考慮到普朗克時間。
萬有引力常數G,光速c,以及量子常數(即簡化的普朗克常數)h,將它們結合起來,就可能得出一個基本的時間單位。雖然這對應於一個有趣的宇宙範圍,因為該等級的量子起伏不會形成粒子/反粒子成對化,但對於黑洞則不同,目前沒有相關的物理過程對應於黑洞的時間變化。普朗克時間非常小,這意味著我們甚至需要天文數字等級的普朗克時間來描述亞原子過程,例如:頂夸克,這是目前已知壽命最短的亞原子粒子,其衰變時間大約10^18普朗克時間,一年的時間相當於10^51普朗克時間,這一時間標準並沒有什麼“錯”,但它確實不符合直覺。
2、原子鐘
這是一個有趣、但令人不易接受的事實:所有關於時間、質量和距離的定義都是“非常隨意”的,1秒、1克、1公斤或者1米,都沒有實質意義,我們只是選擇這些價值標準作為人們日常生活中使用的規範常數。然而,我們確實有一些方法可以將這些選擇的量聯繫起來——通過三個基本常數萬有引力常數G,光速c,以及量子常數h,我們用它來定義普朗克時間,如果你對時間或者距離進行定義,例如:光速可以作為另一種衡量單位。
那麼,為什麼不選擇一個特定的原子躍遷來定義時間和距離呢?在原子躍遷過程中,電子從一個能級降至另一個能級,並釋放特定頻率和波長的光線,以此來確定時間和距離範圍。頻率僅是一個反比延時概念,所以人們能通過測量一個波長光線經過的時間來獲得一個“時間”單位,同時,可以通過波長定義“距離”,這就是原子鐘的工作原理,它也可以用於定義秒和米。
但這是一個任意定義,許多時間變轉太快,其時間間隔太小,不適用於日常的計時標準。例如:現代科學界對秒的定義是:一個銫-133原子超精細結構釋放的光子在真空中9192631770個波長週期。
3、哈勃時間
如果我們從另一個角度出發,而不是使用基於量子特性的更小常數,上升至宇宙尺度等級,將會怎樣呢?宇宙以特定的速率膨脹——宇宙膨脹率,該指數經常被稱為哈勃參數或者哈勃常數。雖然我們通常將它描述為一種速度-距離單位,例如:哈勃常數描述為“71 km/s/Mpc”,它也可以簡單地描述為一種逆比時間:2.3 × 10^-18逆秒,如果我們將其轉換為時間,就會得到一個計時單位——“哈勃時間”,相當於4.3 × 10^17秒,大約是宇宙自大爆炸以來的年齡。
如果我們使用光速來計算哈勃時間,就會得出“哈勃距離”為1.3 × 10^26米,或者說是137億光年。這是一種宇宙宏觀參數,我們可以使用距離單位和時間單位來研究真正意義上的宇宙尺度。
不幸的是,這樣存在一個大問題:哈勃常數並不是一個隨時間變化的常數,而是隨著宇宙年齡的增長,以一種複雜的方式不斷下降,具體取決於宇宙中所有不同成分的相對能量密度。
4、氫原子自旋翻轉躍遷
長期以來,我們試圖尋找一個更好的宇宙時間定義,有一種方法值得考慮:整個宇宙中最常見的量子躍遷。無論任何時候形成的中性氫,它的形成都是一個電子結合在原子核上,而原子核幾乎總是一個單獨、裸露的質子,當電子到達基態時,相對於質子的構型將出現兩種可能性。
電子或者質子要麼反方向量子自旋,即其中一個自旋+ 1 / 2,另一個就是自旋-1 / 2;要麼就是同方向量子自旋,即電子和質子都是自旋+ 1 / 2或者自旋-1 / 2。如果自旋是反向排列,那麼就處於最低能態;如果自旋是正向排列,那麼電子旋轉就有一定概率是自發翻轉,釋放一個特定頻率的獨特光子,該頻率為1420405751.77赫茲。
有趣的是,氫原子自旋躍遷速率較慢,相當於2.9× 10^-15逆秒,如果我們將它轉換成宇宙時間和宇宙長度標準,就相當於1090萬年和1090萬光年,相當於大約330萬秒差距。 #媒体手记#
現今,我們可以追溯138億年前發生的大爆炸事件,觀測到宇宙體積延伸至461光年,但是像“年”和“光年”這樣的時間計算單位不僅是完全隨意、以地球為中心,並且從地球歷史上講,這些時間計算單位甚至沒有一致的定義。也許有更好的方法來測量時間,尤其是對宇宙而言,但每種方法都存在著缺點。
關於宇宙,我們可以提出許多宏觀的問題,但這是人類歷史上最令人費解的謎團之一,例如:“宇宙是什麼?宇宙有多大?它是永恒不變的,還是突然形成的,如果是的話,是什麼時候誕生的?”這些問題曾是哲學謎團之一,但過去100年提供了堅定的科學答案。現今基於先進的天文勘測設備,我們知道宇宙是什麼,但迄今我們所觀測的僅是直徑922億光年宇宙的一小部分;我們知道大爆炸事件,這是宇宙開始的標誌性事件,大約發生在138億年前,但準確的發生時間仍有1%的不確定性。
然而,為什麼我們測量宇宙時間和距離的所有方法都使用以地球為中心的單位呢?例如:“年”和“光年”,難道沒有一種更好、更客觀、更普遍的方法來實現嗎?答案是肯定有的,至少科學家傑瑞·貝爾(Jerry Bear)是這樣認為的。
貝爾指出,為什麼宇宙學計算,例如:宇宙年齡和大小,要廣泛地使用狹隘的、與 “年”相關的參數呢?客觀地講,將地球一年的時間概唸作為一種宇宙衡量標準是較狹隘的,光年這個概念僅與宇宙區域測量有關。
以上測量標準都是很好的觀點,但我們需要進一步擴展和思考,尋找一些替代性標準,讓我們來看一下測量宇宙時間背後的科學吧!
在地球上,只有兩種方法來理解時間流逝的概念,這兩種方法都是利用定期重現的現象,這些現象不僅對人類活動至關重要,而且對所有生物活動都至關重要,在較短的時間尺度上,我們有“天”的概念,這是很重要的,原因如下:
一天標誌著日出和日落,大致與地球繞地軸一個完整自轉週期相對應,同時,一天的時間與大多數植物和動物經曆晝夜活動和休眠的時間相對應,所有這些現象都在接下來的一天時間內重復出現,在接下來的幾天里,或許會出現實質性差異,如果我們等待的時間足夠長,這些差異就會重復出現,在一年時間里,日子會以各種方式發生變化,其中包括:日出和日落的時間提前和延遲,白天時間的增加和減少,太陽在地平線之上的最大高度和最小高度,以及季節變化週期、植物和動物生活週期等。但從一年的時間角度來講,幾乎沒有變化,幾年內重複循環出現。
基於以上分析,我們就很容易理解為什麼人們會提出一些基於“日”和“年”等概念的計時系統,因為我們在這顆星球上的活動與這些週期性循環密切相關。但通過仔細觀察,出於各種原因,我們在地球上所經曆的日和年的概念並不能很好地轉化為一組標記時間流逝的通用公式。
首先,在地球歷史上,一天的持續時間已經生了巨大變化,當月球、地球和太陽相互作用時,潮汐摩擦現象會導致一天的時間變長,月球會以螺旋方式逐漸遠離地球,大約40億年前,地球的“一天”時間僅持續6-8個小時,一年有1000多天。
然而,一年的變化,或者說地球繞太陽公轉一週所需的時間,縱觀太陽系歷史僅存在少許變化。變化的最大因素是太陽質量改變,迄今為止,太陽已損失了相當於土星的質量,該變化將促使地球被推向距離太陽更遠的區域,並導致它的軌道運行速度隨著時間推移略慢一些,這將導致一年的時間變長,但僅是略微延長——大約延長萬分之二,這相當於從太陽系誕生至今,一年的時間延長了大約2個小時。
但是為什麼我們要將地球的計時概念延伸應用於整個宇宙,以及將其他星系中行星環繞主恒星的任意運動聯繫起來呢?這是不客觀的,也不是絕對的,而且除了以地球為中心的計時標準之外,再也沒什麼用。天和年都不是普遍適用宇宙的時間度量單位,光年和秒差距(或者相關單位,例如:千秒差距、百萬秒差距或者兆秒差距)都不是普遍適用的距離度量單位。
有趣的是,有一些方法可以更客觀、理物理地定義時間,而且它們不會像以地球為中心的定義那樣存在缺陷,但是我們也有一些很好的理由不使用這些時間度量,因為每一個度量都有其優點和缺點,如果你要對某種方法使用進行論證的話,以下有一些可以考慮的選擇,人們可以從太陽系歷史角度進行分析,判斷這些方法是否比現在以年為基礎(實際上是以地球為中心的計時標準)的計時系統更好或者更差。
即使太陽系發生了複雜的天體物理變化,地球一年的持續時間仍可能是一種有效且穩定的衡量標準,我們可以使用該計時標準確定與地球相關的時間計數。由於光速是一個已知且可測量的常數,因此“光年”就作為一個推導出來的距離單位出現了,而且隨時間變化光年的計時標準僅發生很小變化,在過去數十億年的時間里,準確率一直保持在99.98%左右。
有時,我們會使用另一個重要計時定義,雖然它是間接的,但也是基於地球環繞太陽運行一年的定義——秒差距,它不是僅基於時間,而是基於天文角度和三角學原理。當地球環繞太陽運行,相對一顆“未移動恒星”的視位置,就出現了位置變化,人們可以做一個簡單的測試——只睜開左眼,然後交替睜開右眼,就會發現較近的物體相對於較遠的背景物體會出現“位移”。
在天文學領域,我們稱該現象為“視差”,我們使用地球相對於太陽位置的最大距離來代替人類左右眼之間的距離,地日軌道直徑大約3億公里,一個天體相對於遙遠背景移動1弧秒(1/3600度),將被定義為一個秒差距:大約3.26光年。以下是“脫離地球”的幾種宇宙計時系統:
1、普朗克時間
你是在尋找一個除宇宙基本常數之外不依賴任何規律的時間定義嗎?如果取三個最基本、可測量的自然常數,你可能會考慮到普朗克時間。
萬有引力常數G,光速c,以及量子常數(即簡化的普朗克常數)h,將它們結合起來,就可能得出一個基本的時間單位。雖然這對應於一個有趣的宇宙範圍,因為該等級的量子起伏不會形成粒子/反粒子成對化,但對於黑洞則不同,目前沒有相關的物理過程對應於黑洞的時間變化。普朗克時間非常小,這意味著我們甚至需要天文數字等級的普朗克時間來描述亞原子過程,例如:頂夸克,這是目前已知壽命最短的亞原子粒子,其衰變時間大約10^18普朗克時間,一年的時間相當於10^51普朗克時間,這一時間標準並沒有什麼“錯”,但它確實不符合直覺。
2、原子鐘
這是一個有趣、但令人不易接受的事實:所有關於時間、質量和距離的定義都是“非常隨意”的,1秒、1克、1公斤或者1米,都沒有實質意義,我們只是選擇這些價值標準作為人們日常生活中使用的規範常數。然而,我們確實有一些方法可以將這些選擇的量聯繫起來——通過三個基本常數萬有引力常數G,光速c,以及量子常數h,我們用它來定義普朗克時間,如果你對時間或者距離進行定義,例如:光速可以作為另一種衡量單位。
那麼,為什麼不選擇一個特定的原子躍遷來定義時間和距離呢?在原子躍遷過程中,電子從一個能級降至另一個能級,並釋放特定頻率和波長的光線,以此來確定時間和距離範圍。頻率僅是一個反比延時概念,所以人們能通過測量一個波長光線經過的時間來獲得一個“時間”單位,同時,可以通過波長定義“距離”,這就是原子鐘的工作原理,它也可以用於定義秒和米。
但這是一個任意定義,許多時間變轉太快,其時間間隔太小,不適用於日常的計時標準。例如:現代科學界對秒的定義是:一個銫-133原子超精細結構釋放的光子在真空中9192631770個波長週期。
3、哈勃時間
如果我們從另一個角度出發,而不是使用基於量子特性的更小常數,上升至宇宙尺度等級,將會怎樣呢?宇宙以特定的速率膨脹——宇宙膨脹率,該指數經常被稱為哈勃參數或者哈勃常數。雖然我們通常將它描述為一種速度-距離單位,例如:哈勃常數描述為“71 km/s/Mpc”,它也可以簡單地描述為一種逆比時間:2.3 × 10^-18逆秒,如果我們將其轉換為時間,就會得到一個計時單位——“哈勃時間”,相當於4.3 × 10^17秒,大約是宇宙自大爆炸以來的年齡。
如果我們使用光速來計算哈勃時間,就會得出“哈勃距離”為1.3 × 10^26米,或者說是137億光年。這是一種宇宙宏觀參數,我們可以使用距離單位和時間單位來研究真正意義上的宇宙尺度。
不幸的是,這樣存在一個大問題:哈勃常數並不是一個隨時間變化的常數,而是隨著宇宙年齡的增長,以一種複雜的方式不斷下降,具體取決於宇宙中所有不同成分的相對能量密度。
4、氫原子自旋翻轉躍遷
長期以來,我們試圖尋找一個更好的宇宙時間定義,有一種方法值得考慮:整個宇宙中最常見的量子躍遷。無論任何時候形成的中性氫,它的形成都是一個電子結合在原子核上,而原子核幾乎總是一個單獨、裸露的質子,當電子到達基態時,相對於質子的構型將出現兩種可能性。
電子或者質子要麼反方向量子自旋,即其中一個自旋+ 1 / 2,另一個就是自旋-1 / 2;要麼就是同方向量子自旋,即電子和質子都是自旋+ 1 / 2或者自旋-1 / 2。如果自旋是反向排列,那麼就處於最低能態;如果自旋是正向排列,那麼電子旋轉就有一定概率是自發翻轉,釋放一個特定頻率的獨特光子,該頻率為1420405751.77赫茲。
有趣的是,氫原子自旋躍遷速率較慢,相當於2.9× 10^-15逆秒,如果我們將它轉換成宇宙時間和宇宙長度標準,就相當於1090萬年和1090萬光年,相當於大約330萬秒差距。 #媒体手记#
【如何“脫離地球”更精確地測量宇宙時間?】據國外媒體報導,出於某些原因,當我們談及恒星、星系和宇宙的年齡時,通常使用“年”進行測量和描述,我們是否有更好的方法來測量宇宙時間?
現今,我們可以追溯138億年前發生的大爆炸事件,觀測到宇宙體積延伸至461光年,但是像“年”和“光年”這樣的時間計算單位不僅是完全隨意、以地球為中心,並且從地球歷史上講,這些時間計算單位甚至沒有一致的定義。也許有更好的方法來測量時間,尤其是對宇宙而言,但每種方法都存在著缺點。
關於宇宙,我們可以提出許多宏觀的問題,但這是人類歷史上最令人費解的謎團之一,例如:“宇宙是什麼?宇宙有多大?它是永恒不變的,還是突然形成的,如果是的話,是什麼時候誕生的?”這些問題曾是哲學謎團之一,但過去100年提供了堅定的科學答案。現今基於先進的天文勘測設備,我們知道宇宙是什麼,但迄今我們所觀測的僅是直徑922億光年宇宙的一小部分;我們知道大爆炸事件,這是宇宙開始的標誌性事件,大約發生在138億年前,但準確的發生時間仍有1%的不確定性。
然而,為什麼我們測量宇宙時間和距離的所有方法都使用以地球為中心的單位呢?例如:“年”和“光年”,難道沒有一種更好、更客觀、更普遍的方法來實現嗎?答案是肯定有的,至少科學家傑瑞·貝爾(Jerry Bear)是這樣認為的。
貝爾指出,為什麼宇宙學計算,例如:宇宙年齡和大小,要廣泛地使用狹隘的、與 “年”相關的參數呢?客觀地講,將地球一年的時間概唸作為一種宇宙衡量標準是較狹隘的,光年這個概念僅與宇宙區域測量有關。
以上測量標準都是很好的觀點,但我們需要進一步擴展和思考,尋找一些替代性標準,讓我們來看一下測量宇宙時間背後的科學吧!
在地球上,只有兩種方法來理解時間流逝的概念,這兩種方法都是利用定期重現的現象,這些現象不僅對人類活動至關重要,而且對所有生物活動都至關重要,在較短的時間尺度上,我們有“天”的概念,這是很重要的,原因如下:
一天標誌著日出和日落,大致與地球繞地軸一個完整自轉週期相對應,同時,一天的時間與大多數植物和動物經曆晝夜活動和休眠的時間相對應,所有這些現象都在接下來的一天時間內重復出現,在接下來的幾天里,或許會出現實質性差異,如果我們等待的時間足夠長,這些差異就會重復出現,在一年時間里,日子會以各種方式發生變化,其中包括:日出和日落的時間提前和延遲,白天時間的增加和減少,太陽在地平線之上的最大高度和最小高度,以及季節變化週期、植物和動物生活週期等。但從一年的時間角度來講,幾乎沒有變化,幾年內重複循環出現。
基於以上分析,我們就很容易理解為什麼人們會提出一些基於“日”和“年”等概念的計時系統,因為我們在這顆星球上的活動與這些週期性循環密切相關。但通過仔細觀察,出於各種原因,我們在地球上所經曆的日和年的概念並不能很好地轉化為一組標記時間流逝的通用公式。
首先,在地球歷史上,一天的持續時間已經生了巨大變化,當月球、地球和太陽相互作用時,潮汐摩擦現象會導致一天的時間變長,月球會以螺旋方式逐漸遠離地球,大約40億年前,地球的“一天”時間僅持續6-8個小時,一年有1000多天。
然而,一年的變化,或者說地球繞太陽公轉一週所需的時間,縱觀太陽系歷史僅存在少許變化。變化的最大因素是太陽質量改變,迄今為止,太陽已損失了相當於土星的質量,該變化將促使地球被推向距離太陽更遠的區域,並導致它的軌道運行速度隨著時間推移略慢一些,這將導致一年的時間變長,但僅是略微延長——大約延長萬分之二,這相當於從太陽系誕生至今,一年的時間延長了大約2個小時。
但是為什麼我們要將地球的計時概念延伸應用於整個宇宙,以及將其他星系中行星環繞主恒星的任意運動聯繫起來呢?這是不客觀的,也不是絕對的,而且除了以地球為中心的計時標準之外,再也沒什麼用。天和年都不是普遍適用宇宙的時間度量單位,光年和秒差距(或者相關單位,例如:千秒差距、百萬秒差距或者兆秒差距)都不是普遍適用的距離度量單位。
有趣的是,有一些方法可以更客觀、理物理地定義時間,而且它們不會像以地球為中心的定義那樣存在缺陷,但是我們也有一些很好的理由不使用這些時間度量,因為每一個度量都有其優點和缺點,如果你要對某種方法使用進行論證的話,以下有一些可以考慮的選擇,人們可以從太陽系歷史角度進行分析,判斷這些方法是否比現在以年為基礎(實際上是以地球為中心的計時標準)的計時系統更好或者更差。
即使太陽系發生了複雜的天體物理變化,地球一年的持續時間仍可能是一種有效且穩定的衡量標準,我們可以使用該計時標準確定與地球相關的時間計數。由於光速是一個已知且可測量的常數,因此“光年”就作為一個推導出來的距離單位出現了,而且隨時間變化光年的計時標準僅發生很小變化,在過去數十億年的時間里,準確率一直保持在99.98%左右。
有時,我們會使用另一個重要計時定義,雖然它是間接的,但也是基於地球環繞太陽運行一年的定義——秒差距,它不是僅基於時間,而是基於天文角度和三角學原理。當地球環繞太陽運行,相對一顆“未移動恒星”的視位置,就出現了位置變化,人們可以做一個簡單的測試——只睜開左眼,然後交替睜開右眼,就會發現較近的物體相對於較遠的背景物體會出現“位移”。
在天文學領域,我們稱該現象為“視差”,我們使用地球相對於太陽位置的最大距離來代替人類左右眼之間的距離,地日軌道直徑大約3億公里,一個天體相對於遙遠背景移動1弧秒(1/3600度),將被定義為一個秒差距:大約3.26光年。以下是“脫離地球”的幾種宇宙計時系統:
1、普朗克時間
你是在尋找一個除宇宙基本常數之外不依賴任何規律的時間定義嗎?如果取三個最基本、可測量的自然常數,你可能會考慮到普朗克時間。
萬有引力常數G,光速c,以及量子常數(即簡化的普朗克常數)h,將它們結合起來,就可能得出一個基本的時間單位。雖然這對應於一個有趣的宇宙範圍,因為該等級的量子起伏不會形成粒子/反粒子成對化,但對於黑洞則不同,目前沒有相關的物理過程對應於黑洞的時間變化。普朗克時間非常小,這意味著我們甚至需要天文數字等級的普朗克時間來描述亞原子過程,例如:頂夸克,這是目前已知壽命最短的亞原子粒子,其衰變時間大約10^18普朗克時間,一年的時間相當於10^51普朗克時間,這一時間標準並沒有什麼“錯”,但它確實不符合直覺。
2、原子鐘
這是一個有趣、但令人不易接受的事實:所有關於時間、質量和距離的定義都是“非常隨意”的,1秒、1克、1公斤或者1米,都沒有實質意義,我們只是選擇這些價值標準作為人們日常生活中使用的規範常數。然而,我們確實有一些方法可以將這些選擇的量聯繫起來——通過三個基本常數萬有引力常數G,光速c,以及量子常數h,我們用它來定義普朗克時間,如果你對時間或者距離進行定義,例如:光速可以作為另一種衡量單位。
那麼,為什麼不選擇一個特定的原子躍遷來定義時間和距離呢?在原子躍遷過程中,電子從一個能級降至另一個能級,並釋放特定頻率和波長的光線,以此來確定時間和距離範圍。頻率僅是一個反比延時概念,所以人們能通過測量一個波長光線經過的時間來獲得一個“時間”單位,同時,可以通過波長定義“距離”,這就是原子鐘的工作原理,它也可以用於定義秒和米。
但這是一個任意定義,許多時間變轉太快,其時間間隔太小,不適用於日常的計時標準。例如:現代科學界對秒的定義是:一個銫-133原子超精細結構釋放的光子在真空中9192631770個波長週期。
3、哈勃時間
如果我們從另一個角度出發,而不是使用基於量子特性的更小常數,上升至宇宙尺度等級,將會怎樣呢?宇宙以特定的速率膨脹——宇宙膨脹率,該指數經常被稱為哈勃參數或者哈勃常數。雖然我們通常將它描述為一種速度-距離單位,例如:哈勃常數描述為“71 km/s/Mpc”,它也可以簡單地描述為一種逆比時間:2.3 × 10^-18逆秒,如果我們將其轉換為時間,就會得到一個計時單位——“哈勃時間”,相當於4.3 × 10^17秒,大約是宇宙自大爆炸以來的年齡。
如果我們使用光速來計算哈勃時間,就會得出“哈勃距離”為1.3 × 10^26米,或者說是137億光年。這是一種宇宙宏觀參數,我們可以使用距離單位和時間單位來研究真正意義上的宇宙尺度。
不幸的是,這樣存在一個大問題:哈勃常數並不是一個隨時間變化的常數,而是隨著宇宙年齡的增長,以一種複雜的方式不斷下降,具體取決於宇宙中所有不同成分的相對能量密度。
4、氫原子自旋翻轉躍遷
長期以來,我們試圖尋找一個更好的宇宙時間定義,有一種方法值得考慮:整個宇宙中最常見的量子躍遷。無論任何時候形成的中性氫,它的形成都是一個電子結合在原子核上,而原子核幾乎總是一個單獨、裸露的質子,當電子到達基態時,相對於質子的構型將出現兩種可能性。
電子或者質子要麼反方向量子自旋,即其中一個自旋+ 1 / 2,另一個就是自旋-1 / 2;要麼就是同方向量子自旋,即電子和質子都是自旋+ 1 / 2或者自旋-1 / 2。如果自旋是反向排列,那麼就處於最低能態;如果自旋是正向排列,那麼電子旋轉就有一定概率是自發翻轉,釋放一個特定頻率的獨特光子,該頻率為1420405751.77赫茲。
有趣的是,氫原子自旋躍遷速率較慢,相當於2.9× 10^-15逆秒,如果我們將它轉換成宇宙時間和宇宙長度標準,就相當於1090萬年和1090萬光年,相當於大約330萬秒差距。 #媒体手记#
現今,我們可以追溯138億年前發生的大爆炸事件,觀測到宇宙體積延伸至461光年,但是像“年”和“光年”這樣的時間計算單位不僅是完全隨意、以地球為中心,並且從地球歷史上講,這些時間計算單位甚至沒有一致的定義。也許有更好的方法來測量時間,尤其是對宇宙而言,但每種方法都存在著缺點。
關於宇宙,我們可以提出許多宏觀的問題,但這是人類歷史上最令人費解的謎團之一,例如:“宇宙是什麼?宇宙有多大?它是永恒不變的,還是突然形成的,如果是的話,是什麼時候誕生的?”這些問題曾是哲學謎團之一,但過去100年提供了堅定的科學答案。現今基於先進的天文勘測設備,我們知道宇宙是什麼,但迄今我們所觀測的僅是直徑922億光年宇宙的一小部分;我們知道大爆炸事件,這是宇宙開始的標誌性事件,大約發生在138億年前,但準確的發生時間仍有1%的不確定性。
然而,為什麼我們測量宇宙時間和距離的所有方法都使用以地球為中心的單位呢?例如:“年”和“光年”,難道沒有一種更好、更客觀、更普遍的方法來實現嗎?答案是肯定有的,至少科學家傑瑞·貝爾(Jerry Bear)是這樣認為的。
貝爾指出,為什麼宇宙學計算,例如:宇宙年齡和大小,要廣泛地使用狹隘的、與 “年”相關的參數呢?客觀地講,將地球一年的時間概唸作為一種宇宙衡量標準是較狹隘的,光年這個概念僅與宇宙區域測量有關。
以上測量標準都是很好的觀點,但我們需要進一步擴展和思考,尋找一些替代性標準,讓我們來看一下測量宇宙時間背後的科學吧!
在地球上,只有兩種方法來理解時間流逝的概念,這兩種方法都是利用定期重現的現象,這些現象不僅對人類活動至關重要,而且對所有生物活動都至關重要,在較短的時間尺度上,我們有“天”的概念,這是很重要的,原因如下:
一天標誌著日出和日落,大致與地球繞地軸一個完整自轉週期相對應,同時,一天的時間與大多數植物和動物經曆晝夜活動和休眠的時間相對應,所有這些現象都在接下來的一天時間內重復出現,在接下來的幾天里,或許會出現實質性差異,如果我們等待的時間足夠長,這些差異就會重復出現,在一年時間里,日子會以各種方式發生變化,其中包括:日出和日落的時間提前和延遲,白天時間的增加和減少,太陽在地平線之上的最大高度和最小高度,以及季節變化週期、植物和動物生活週期等。但從一年的時間角度來講,幾乎沒有變化,幾年內重複循環出現。
基於以上分析,我們就很容易理解為什麼人們會提出一些基於“日”和“年”等概念的計時系統,因為我們在這顆星球上的活動與這些週期性循環密切相關。但通過仔細觀察,出於各種原因,我們在地球上所經曆的日和年的概念並不能很好地轉化為一組標記時間流逝的通用公式。
首先,在地球歷史上,一天的持續時間已經生了巨大變化,當月球、地球和太陽相互作用時,潮汐摩擦現象會導致一天的時間變長,月球會以螺旋方式逐漸遠離地球,大約40億年前,地球的“一天”時間僅持續6-8個小時,一年有1000多天。
然而,一年的變化,或者說地球繞太陽公轉一週所需的時間,縱觀太陽系歷史僅存在少許變化。變化的最大因素是太陽質量改變,迄今為止,太陽已損失了相當於土星的質量,該變化將促使地球被推向距離太陽更遠的區域,並導致它的軌道運行速度隨著時間推移略慢一些,這將導致一年的時間變長,但僅是略微延長——大約延長萬分之二,這相當於從太陽系誕生至今,一年的時間延長了大約2個小時。
但是為什麼我們要將地球的計時概念延伸應用於整個宇宙,以及將其他星系中行星環繞主恒星的任意運動聯繫起來呢?這是不客觀的,也不是絕對的,而且除了以地球為中心的計時標準之外,再也沒什麼用。天和年都不是普遍適用宇宙的時間度量單位,光年和秒差距(或者相關單位,例如:千秒差距、百萬秒差距或者兆秒差距)都不是普遍適用的距離度量單位。
有趣的是,有一些方法可以更客觀、理物理地定義時間,而且它們不會像以地球為中心的定義那樣存在缺陷,但是我們也有一些很好的理由不使用這些時間度量,因為每一個度量都有其優點和缺點,如果你要對某種方法使用進行論證的話,以下有一些可以考慮的選擇,人們可以從太陽系歷史角度進行分析,判斷這些方法是否比現在以年為基礎(實際上是以地球為中心的計時標準)的計時系統更好或者更差。
即使太陽系發生了複雜的天體物理變化,地球一年的持續時間仍可能是一種有效且穩定的衡量標準,我們可以使用該計時標準確定與地球相關的時間計數。由於光速是一個已知且可測量的常數,因此“光年”就作為一個推導出來的距離單位出現了,而且隨時間變化光年的計時標準僅發生很小變化,在過去數十億年的時間里,準確率一直保持在99.98%左右。
有時,我們會使用另一個重要計時定義,雖然它是間接的,但也是基於地球環繞太陽運行一年的定義——秒差距,它不是僅基於時間,而是基於天文角度和三角學原理。當地球環繞太陽運行,相對一顆“未移動恒星”的視位置,就出現了位置變化,人們可以做一個簡單的測試——只睜開左眼,然後交替睜開右眼,就會發現較近的物體相對於較遠的背景物體會出現“位移”。
在天文學領域,我們稱該現象為“視差”,我們使用地球相對於太陽位置的最大距離來代替人類左右眼之間的距離,地日軌道直徑大約3億公里,一個天體相對於遙遠背景移動1弧秒(1/3600度),將被定義為一個秒差距:大約3.26光年。以下是“脫離地球”的幾種宇宙計時系統:
1、普朗克時間
你是在尋找一個除宇宙基本常數之外不依賴任何規律的時間定義嗎?如果取三個最基本、可測量的自然常數,你可能會考慮到普朗克時間。
萬有引力常數G,光速c,以及量子常數(即簡化的普朗克常數)h,將它們結合起來,就可能得出一個基本的時間單位。雖然這對應於一個有趣的宇宙範圍,因為該等級的量子起伏不會形成粒子/反粒子成對化,但對於黑洞則不同,目前沒有相關的物理過程對應於黑洞的時間變化。普朗克時間非常小,這意味著我們甚至需要天文數字等級的普朗克時間來描述亞原子過程,例如:頂夸克,這是目前已知壽命最短的亞原子粒子,其衰變時間大約10^18普朗克時間,一年的時間相當於10^51普朗克時間,這一時間標準並沒有什麼“錯”,但它確實不符合直覺。
2、原子鐘
這是一個有趣、但令人不易接受的事實:所有關於時間、質量和距離的定義都是“非常隨意”的,1秒、1克、1公斤或者1米,都沒有實質意義,我們只是選擇這些價值標準作為人們日常生活中使用的規範常數。然而,我們確實有一些方法可以將這些選擇的量聯繫起來——通過三個基本常數萬有引力常數G,光速c,以及量子常數h,我們用它來定義普朗克時間,如果你對時間或者距離進行定義,例如:光速可以作為另一種衡量單位。
那麼,為什麼不選擇一個特定的原子躍遷來定義時間和距離呢?在原子躍遷過程中,電子從一個能級降至另一個能級,並釋放特定頻率和波長的光線,以此來確定時間和距離範圍。頻率僅是一個反比延時概念,所以人們能通過測量一個波長光線經過的時間來獲得一個“時間”單位,同時,可以通過波長定義“距離”,這就是原子鐘的工作原理,它也可以用於定義秒和米。
但這是一個任意定義,許多時間變轉太快,其時間間隔太小,不適用於日常的計時標準。例如:現代科學界對秒的定義是:一個銫-133原子超精細結構釋放的光子在真空中9192631770個波長週期。
3、哈勃時間
如果我們從另一個角度出發,而不是使用基於量子特性的更小常數,上升至宇宙尺度等級,將會怎樣呢?宇宙以特定的速率膨脹——宇宙膨脹率,該指數經常被稱為哈勃參數或者哈勃常數。雖然我們通常將它描述為一種速度-距離單位,例如:哈勃常數描述為“71 km/s/Mpc”,它也可以簡單地描述為一種逆比時間:2.3 × 10^-18逆秒,如果我們將其轉換為時間,就會得到一個計時單位——“哈勃時間”,相當於4.3 × 10^17秒,大約是宇宙自大爆炸以來的年齡。
如果我們使用光速來計算哈勃時間,就會得出“哈勃距離”為1.3 × 10^26米,或者說是137億光年。這是一種宇宙宏觀參數,我們可以使用距離單位和時間單位來研究真正意義上的宇宙尺度。
不幸的是,這樣存在一個大問題:哈勃常數並不是一個隨時間變化的常數,而是隨著宇宙年齡的增長,以一種複雜的方式不斷下降,具體取決於宇宙中所有不同成分的相對能量密度。
4、氫原子自旋翻轉躍遷
長期以來,我們試圖尋找一個更好的宇宙時間定義,有一種方法值得考慮:整個宇宙中最常見的量子躍遷。無論任何時候形成的中性氫,它的形成都是一個電子結合在原子核上,而原子核幾乎總是一個單獨、裸露的質子,當電子到達基態時,相對於質子的構型將出現兩種可能性。
電子或者質子要麼反方向量子自旋,即其中一個自旋+ 1 / 2,另一個就是自旋-1 / 2;要麼就是同方向量子自旋,即電子和質子都是自旋+ 1 / 2或者自旋-1 / 2。如果自旋是反向排列,那麼就處於最低能態;如果自旋是正向排列,那麼電子旋轉就有一定概率是自發翻轉,釋放一個特定頻率的獨特光子,該頻率為1420405751.77赫茲。
有趣的是,氫原子自旋躍遷速率較慢,相當於2.9× 10^-15逆秒,如果我們將它轉換成宇宙時間和宇宙長度標準,就相當於1090萬年和1090萬光年,相當於大約330萬秒差距。 #媒体手记#
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