测量时空的方法

‘壹’ 人类是怎么测量宇宙中星球之间的距离的

据了解，测量宇宙中天体之间的距离很复杂，一般采用：
一，三角视差法。三角视差法是一种利用不同视点对同一物体的视差来测定距离的方法。
二，根据哈勃定律，离我们越远的天体退行速度越快，退行速度可以根据天体的光谱红移计算。
当然还有其他的方法，但对一般人来说太复杂了很难搞懂。
另外，说这个星球到那个星球要用光年来计算。光年是计量天体间时空距离的单位，一般被用于衡量天体间的时空距离，其字面意思是指光在真空中沿直线传播一年的距离，约为94605亿千米，是由时间和光速计算出来的。
“年”是时间单位，但“光年”虽有个“年”字却不是时间单位，而是天文学上一种计量天体时空距离的单位。宇宙中天体间的距离很远很远，如果采用我们日常使用的米、千米（公里）作计量单位，那计量天体距离的数字动辄十几位、几十位，很不方便。于是天文学家就创造了一种计量单位——光年，即光在真空中一年内所走过的距离。距离=速度×时间，光速约为每秒30万千米（每秒299,792,458米），1光年约为9
460
730
472
580.8千米。

‘贰’ 为什么说人类五种穿越时空的的方法呢

超越光速不能在人类的物质宇宙出现，也许超越光速就进入了暗能量和暗物质的世界，灵魂的世界。

或许灵魂能穿越回过去，但是灵魂只能观察不能干涉过去。

第二种方法：穿越虫洞。

虫洞又叫爱因斯坦－罗森桥，就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。

‘叁’ 世界时间是怎么算的

博宇十论对时间的本质有终极解释:时间本质上是人类的自我错觉。

下面是严重的错觉反应

第一节; 解析时间的建立
定义： 设两直角坐标系(S')和(S), (S')为运动系，(S)为观测系。(S')中的长度l'为固有长度，时间t'为固有时间; l', t'表示(S')相对于(S)静止状态下的长度和时间； 当(S')相对于(S)运动时，在(S)中测量(S')中的长度l'和时间t'; 测量结果为l、t，则l 观测长度，t为观测时间，l、t均为观测值。
(I). 时空面积相等原理--运动系(S')及观测系(S)中的长度与时间的乘积为时空面积S'或S。运动系(S')相对观测系(S)静止或运动状态下，时空面积是不变量；即对任意(l', t'), 均有等式 l't'= l t 成立
(II). 时空偏转原理--若运动系(S')相对观测系（S）运动，在某一时刻相对速度为u或u'，那么运动系(S')与观测系（S）沿相对运动产生偏转，偏转角q 为时空偏转角，时空偏转角的大小与相对速度u （或u'）有关，其正弦值与相对速度运动方向u（或u'）成正比，即sinq =u/c， （或sinq = u'/c'），c为光速。时空面积不变原理(I)和时空偏转原理(II)是我们研究时空问题的基本原理。根据这两条原理，我们下面找出(S')与（S）的时空关系式。
设(S')与（S）在某时刻原点重合，(S')与（S）的相对速度为u, l与u方向相同，根据原理(II), (S')与（S）产生偏转得到以下结果：
OD = OAcosq
令： OD = l OA = l'

则上式 l = l'cosq
又根据原理(I)，(S')中的时空面积 S'ABCO与（S）的SDEFO 相等，
所以 t l= t'l' , t = t' (l'/l), 将(1-1)式代入
得 t = t'/ cosq (1-2)
由原理 (II)知: sinq =u/c, 表明关系式cosq = l/l’=t’/t以及其中的q 与原理(II)sinq =u/c中的q 相同。(1–3)、(1–4) 这两个等式是狭义相对论的基本公式，也是解析时空理论研究时空问题的出发点。在本文中，您将逐步看到狭义相对论的普遍结论---动尺缩短，动钟延缓效应，正是由于时空偏转所致，狭义相对论的收缩因子即为解析时空的偏转因子。
下面我们求出(S')与(S)的速度关系式（非坐标关系式）：
由( 1-1 )式: l = l' cosq , 我们选 l1 和 l2 (l1¹ l2)
则 l1 = l'1cosq , l2 = l'2cosq
两式相减 l2- l1= (l'2- l'1) cosq
D l21= D l'21 cosq (1-5)
当 Dl21 ® 0时,
dl = dl'cosq (1-6)
同理由(1-2)式可得到
dt =dt'/ cosq
dt'/dt = cosq (1-7)
则式(1-6)关于 t 微分有
dl/dt = cosq dl'/dt
第二节 解析时空的基本性质
时空波全景
我们知道所有物理学的原理、公设、假设都源于基本物理概念，由于研究对象的差异，这些物理概念可以是具体的也可以是抽象的，科学家们应用数学方法对这些概念进行描述，并用数学方程式计算各种物理量的关系，就是说物理学中的数学方程式无法脱离物理概念而独立存在。但我们发现作为量子力学中最重要基本原理之一的薛定谔方程却缺乏应具备的物理含义，与其说是一个“原理”或“假设”，倒不如说薛定谔方程看上去更象一个结论。尽管薛定谔方程在量子力学中有很高的应用价值，但这丝毫不能掩饰薛定谔方程作为量子力学之“原理”而存在着的本身的缺憾，也不得不使我们对‘量子大厦’的基础工程多少要产生一些怀疑。这种情况在相对论身上同样存在。在相对论中无处不在的收缩因子，其物理含义怎么解释？广义相对论把非惯性时空定义为黎曼空间，但由于黎曼几何是正曲率空间，既然广义时空是对称的，我们必然要问，负曲率空间到哪去了？难道上帝对正曲率空间有偏爱？在对上述看似简单的问题作出正确合理的回答之前，我们几乎无法令人信服地谈论所谓的‘统一理论’。今天这些问题实际上已经找到了答案，上述那些似乎毫无关系的问题都可用时空偏转原理来解释。本章并不是简单地为薛定谔方程找到了数学上的证明方法，而是使其建立在更为牢固、更具代表性的时空原理之上，这同时也使我们有理由从时空偏转的概念出发去审视目前全部物理理论所处的时空位置：
时空波函数自变量q定义区间

0 y=y0 第一时空 绝对时空 牛顿理论
[0，p/2] y=y0cosq 第二时空 相对时空 相对论 （狭义、广义）
[0，+¥） y=y0coswt 第三时空 量子时空 量子力学
[2kp+p/2，2kp+3p/2] k=0,1,2....正整数 第四时空 负空间 黑洞
第一时空----
第一时空是我们生活的时空 ，物理学上的第一时空概念是绝对时间，绝对空间，这种观点统治了人类几千年。直至今日，第一时空观念还在影响着人类的思维方式和哲学观点，因为第一时空世界是低速世界，几乎我们全部物理理论都是建立在‘低速世界’基础之上的，这是谁也无法改变的事实。在这一“现实”面前，物理学家们所要做的事就是把主观与“客观”的距离缩小到最小范围。
第二时空----
大约在一个世纪前，一位伟人---爱因斯坦开创了‘相对时空’领域，相对论认为时间和空间都不是绝对的，爱因斯坦发现对时空的描述与描述者间的相对运动状况有关，第一时空的绝对时空观念已不再适用。 历经数年时间，他对第二时空做了精心的设计，把其描述成弯曲的，多维的，并向外凸起的正曲率空间。第二时空的发现是人类历史上很了不起的一件事，它告诉我们这样的事实，即在第二时空区域两端，一端为第一时空，另一端是黑洞世界（q=p/2）（详见第一章），在黑洞里所有的物理理论都将失效，这对于那些“绝对”“永恒的” 观点是绝妙的讽刺。遗憾的是，第二时空的成功却使爱因斯坦深陷其中，他始终都未离开第二时空一步，直至逝世,他并没有发现时空的偏转性质，也没有意识到相对时空只是整个时空波段上很小的一部分，正象可见光是电磁波谱中很小的一段一样。当物理学界忙于用这把“万能钥匙”开启更多的时空大门,但都归于失败而不知所措的时候，第三时空理论---量子力学却逐步完善，登上了时空舞台....
第三时空----
‘量子时空’比‘相对时空’涉及的范围更广，它把第二时空波段从[0，p/2]扩展到[0，+¥）区间，应该说第一，二时空是第三时空的特例。第三时空的建立有着微观领域广泛实验的基础，即粒子的运动速度比宏观世界物体的运动速度大得多。但人们发现，对粒子的运动状况进行描述却比预想的要困难，我们不可能同时确定粒子的位置和动量，而且能量分布也不是连续的。尽管它是个事实，但要说服习惯第一时空或刚从第二时空过来的人，你必须花费相当的口舌，因为第三时空理论基础的建立不象人们想象中的那样牢靠，“就这样的公式你去计算好了，不要再问为什么”。此情景确是发生在我们奉若神明的理论之中。
第三时空的“成功建立”使越来越多的科学家们相信真正的“统一理论”无非是把第一，第二，第三时空统一在一个新的理论中去。这种想法不错，但忽略了另一个重要因素，就是能量为什么不连续，“丢失”的空间哪去了？显然此问题在第三时空理论中是无法找到答案的。在本文中我们已经知道：能量的不连续性是空间不连续造成的，而空间的不连续是时空波函数在区间 [0，+¥)上出现了负值，其物理含义为负空间，所对应的能量会出现负值，它正是我们要寻找的“丢失的空间”。从广义上讲，空间，能量都是对称的，只不过我们无法测出负空间，负能量，若要理解它们，就需要我们站在第四时空立场上来看待这一问题。
第四时空----
近年来有关反物质，负时空的概念已逐步从科幻作品中进入到一些专业书刊中，但从理论上承认反物质、负时空和负能量等的存在还需要相当的勇气，因为在我们看来，客观存在必须是实实在在的东西，负时空概念显然与传统观念格格不入，是经典理论的禁区，但对于理论工作者来说它绝不能成为想象力的桎梏。要完成第三时空向第四时空的跨越，我们必须具备坚实的理论基础。解析时空理论以最简单的数学方式描绘了从第一时空到第四时空的全景图，它使我们从整体上了解时空体系存在的客观性作了充分的理论准备并提供了必要的理论工具。我们会发现黑洞导致测量作用产生波粒二象性和其他量子现象。如果我们期待在时空问题上有所作为的话，必须应抛弃我们原有的观念----‘上帝总是对人类有所偏爱’。因为正负时空从整体上是相同的，只不过我们人类自认为站在哪一边罢了。

‘肆’ 时空参数分析中时间测量包括什么

速度、节奏等。时空参数分析中时间测量包括速度、节奏等。时空测量是对速度、节奏、步长、周期时间、时间百分比等多个参量进行的测量与分析。Gait Analysis. Authors: David F. Levine 运动学此类方法有很多，且较为复杂，是基于照相、录像等方式采集数据，再对图片序列进行分析。

‘伍’ 激光干涉仪重力波天文台（LIGO）是如何检测时空中的波动

激光干涉仪重力波天文台（LIGO）是美国的一对巨大的研究设施，致力于探测时空结构中的波动，称为重力波。这些信号来自宇宙中巨大的物体，例如黑洞和中子星，并为天文学家提供了一个全新的观察宇宙现象的窗口。

LIGO的基本机制依赖于着名物理学家爱因斯坦（Albert Einstein）的工作，他在相对论中预言了一个多世纪前类似于电磁波的引力波的存在。根据位于帕萨迪纳市的加州理工学院（Caltech）进行的该项目的 历史 ，爱因斯坦认为此类波太微弱，无法进行切实可行的探测。

从1960年代和70年代开始，研究人员使用自由悬挂的反射镜在它们之间反射激光，建造了重力波探测器的原型。如果重力波穿过设备，它将使时空结构摆动，并使反射镜移动得如此之小。这种被称为干涉仪的设备仍然是当今重力波探测器中的基本单元。尽管这些早期模型没有捕获重力波信号所必需的灵敏度，但进展持续了数十年，1990年，美国国家科学基金会批准组装两个LIGO探测器；一个在华盛顿州汉福德，另一个在路易斯安那州利文斯顿。

两种探测器的建造均于1999年完成，几年后开始了对引力波的搜索。十多年来，随着物理学家们学会了如何处理高度敏感的仪器以及所有可能出问题的事物，检测器继续空空如也。任何数量的东西都可能使设施混乱，包括像乌鸦在通向它们的管道上啄的小事。 LIGO经过重新设计，在2010年至2014年之间具有更高的敏感性。根据加州理工学院的LIGO资料页，在2015年9月打开仪器的几天之内，天文台就开始拾取其首次引力波的信号。

当科学家努力了解其细节时，这个 历史 性信号被秘密保存了几个月。2016年2月11日，这一发现被公开，物理学家宣布他们发现了两个黑洞的碰撞，分别比太阳的质量大29倍和36倍，这发生在近13亿年前。物理学界对此表示欢迎，并获得了媒体的广泛关注。这项观测不仅证实了爱因斯坦的百年预言，而且为研究人员提供了一种崭新的方式窥视宇宙。一年后，加州理工学院的天体物理学家Kip Thorne和Barry Barish以及麻省理工学院的Rainer Weiss共同获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们在引力波检测领域的开拓性工作。

LIGO的合作目前包括两个基于美国的探测器以及2017年上线的名为Virgo的第三台仪器。它位于意大利比萨附近，由一个欧洲集团经营。每个设施都包括一个L型真空室，其腿长4公里，其中装有一个干涉仪。探测器的激光能够以质子宽度的1 / 10,000的惊人准确性识别出它们在镜子之间的运动。这三个设备协同工作，有助于确认一个设备接收到的任何信号都是真正的重力波检测，而不是随机噪声。研究人员在重力波探测器周围创造了世界上最安静的一些地点，减慢了附近的交通，监测地面上的每一个微小震颤，甚至将探测设备悬吊在钟摆系统上，以最大程度地减少振动。

LIGO和处女座最引人注目的结果包括首次发现两个中子星-极致密的恒星尸体-互相撞毁。这项发现于2017年10月宣布，同时还使用无线电，红外，光学，伽玛射线和X射线望远镜对同一事件进行了观测，从而使科学家能够从多个渠道提取信息，这就是所谓的多信使天体物理学。数据有助于证明这种碰撞是宇宙中大量金，铂和其他重元素的来源。

2020年1月，LIGO探测到了第二次中子星粉碎，其中涉及质量为太阳的3.4倍的巨大物体。如此重的中子星从未在望远镜中见过，它推高了这类实体理论上可能存在的大小极限，使科学家们对如何制造这些恒星scratch之以鼻。 那年晚些时候，研究人员宣布，LIGO和处女座发现了两个庞然大物黑洞合并的信号。这些实体的质量分别是太阳的66倍和85倍，它们形成了一个总质量是太阳142倍的黑洞。这是所谓的中等质量黑洞的第一个明确证据，黑洞的质量介于太阳的50到100,000倍之间，科学家知道这是必须存在的，但从未见过。

2020年，LIGO和处女座被日本名为Kamioka引力波探测器（KAGRA）的仪器所加入，尽管由于全球COVID-19大流行，所有设施不得不暂时关闭。预计印度探测器将在2020年代中期加入网络。通过这些额外的设施和对当前设施的升级，物理学家将能够从更远的地方以更高的频率观察引力波，从而使他们将来能够发现更多。

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‘陆’ 绝对时间概念

一句话，要承认麦克斯韦电磁理论对一切惯性系都是正确的，就不得不承认相对论的讨论是正确的，而不得不抛弃看似正确的绝对时空观，因为绝对时空观与麦克斯韦电磁理论不协调，只能认为绝对时空是低速近似经验，没有考虑到高速电磁波的运动规律。 问题的本质在于相对论的效应源于它的两条基本原理：相对性原理和光速不变原理。由两条基本原理出发，得出存在相对运动的参照系之间对时间、空间、速度、质量等计量的相对性，也就是为了保证两条基本原理对一切惯性系都适用，则必然存在相对运动的参照系之间的相对论效应，而不得不抛除绝对时间等概念，因为那与基本原理背离。 比如麦克斯韦电磁理论与绝对时空观矛盾，而符合相对论时空观。把适用于低速力学现象的伽利略相对性原理推广到也能适用于包括光速在内的电磁现象时，就必然导致相对论。 物理学是建立在实践基础上的，必然依赖于观测量，而能透过观测结果看到其内在本质联系，看到变化现象中的不变本质，和不变本质的协变表现。 谈论时空必然要基于观测量，对于时空的测量目前最好的就是用光信号来校对。其他一切测量都是基于光信号时空测量的，这就必然导致相对论效应。还没有发现有超光速的物质运动信号可以用来测量时空。所以在以光速为极限的物质世界中，对一切力学现象和电磁现象，相对论是成立的。 相对论基于光速极限的公设，对于我们所能做的以光信号速度为极限的观测结果给出变换公式，揭示了不同相对运动速度下不同测量结果之间的形式协变性和本质不变性，“牺牲”了看似符合常规经验的时空绝对性等来保证麦克斯韦电磁规律等的不变性，并且发现了质量等的相对性和更广义的能量动量守恒律，发现具有相对性变化的能量和动量其实是作为具有整体不变性的四维能量动量张量的分量而随参照系时空坐标变换相应协变的。而变化的时间空间分量也是作为具有整体不变性的四维间隔的分量相应协变的。 变与不变在这里辩证统一，变的是作为分量的单独的时间或空间量，而不变的是其四维整体。 hws3234所说的是经典的多普勒效应，与相对论无关，其中所说的测量方法有个问题，那就是会测到远离的尺“变短”而逼近的尺“变长”，这个矛盾只要考虑到物体的运动而采取恰当的测量方法就可以消除。

‘柒’ 爱因斯坦提出的时空弯曲，科学家要怎样去测量

菩提本无树，明镜亦非台，本来无一物，何处惹尘埃。这是六祖慧能大师的一个四句偈。不过，今天我们不谈佛学，今天，我们只聊聊常识。我们知道，什么也没有，就谈不上形状和颜色，更谈不上什么意义。

爱因斯坦（广义相对论）说时空弯曲，那么时空是什么？爱因斯坦认为是物质的万有引力引起了时空弯曲：过去曾错误地认为物体通过引力来对其他物体的运动发生影响，而现在认为是物体影响其他物体在其中作自由运动的时空几何，改变后的时空中的这种自由运动，就是曾被错误地认为在原来时空中的受迫振动。现在，自然定律是一种涉及时空的几何命题，时空变成了一种度规空间。［爱因斯坦，《狭义与广义相对论浅析》，北京大学出版社，2006年，导读第36页］详见《爱因斯坦说时空弯曲，那么时空是什么？》。1919年，日全食的星光偏折现象被认为是证明时空弯曲的证据，这也是相对论被认为是正确理论的转折点。

‘捌’ 时空是什么概念

时空是物质运动的方向和速度。当光通过引力场时，光子将改变方向速度。“时空”是一个抽象的概念，它表达了事物的生与死的安排。时间和空间是绝对的概念，是存在的基本属性。测量值是相对于参考系统的。它的外延是对所有事件的长度和顺序的测量，内涵是无限和永恒的。

在狭义相对论中，光速是测量时间和空间的共同标尺，时间和空间的变化表现出依赖于这一共同标尺的规律。因此，时间和空间的测量值与特定惯性系统有关。空间和时间也是人类文明中一些最古老的概念。在古代，原始的农耕和放牧需要测量地球并适应天气，因此产生了简单的时空概念和测量方法。在古代，人们一直说“上下左右四个方向称为宇宙，过去和现在称为宇宙”。

物理学家最初把微观空间想象成由小块空间拼成的马赛克，他们相信，如果我们放大世界的图景，我们将看到像棋盘一样的结构。但这是不对的，一个问题是棋盘的网格线指定了一些特殊的方向，这将产生一些与狭义相对论相反的不对称性。例如，不同颜色的光将具有不同的传播速度，就像棱镜，棱镜将光分解为不同颜色的组件，这些效应通常很难被发现，但只要它们违反了相对论，它们的效应最终就会变得明显。

现代科学的开端必须涉及空间和时间的概念及其测量方法。它们的性质与任何特定物体及其运动无关。物体的运动特性和规律与如何在空间和时间坐标系中测量它们密切相关。一个简单的宇宙图像是：在无限绝对空间和无限绝对时间中，无限多的恒星或星系基本上是静止的，平均光度大致是一致的。为了确定惯性系，牛顿抽象了三维绝对空间和一维绝对时间的概念。

这张宇宙的简单图片在重力作用下是不稳定的，连为什么夜空是黑暗的这个简单问题都无法回答。空间的几何性质不是单个原子的性质，而是由大量原子组成的系统的新的、集体的和近似的性质。由于黑洞的温度可以上升或下降，因此有理由推测它应该具有微观结构。由于黑洞只是一个空的空间，它的内部组成部分只能是空间本身的组成部分。虽然广阔而空旷的空间看起来简单，但它隐藏了大量的复杂性。

本文已完结