物理学における時間
物理学における時間は、その測定(英語版)によって定義される。すなわち、時間は時計によって読み取られるものである。
古典的な非相対論的物理学では、時間はスカラー量であり、長さ、質量、電荷のように、通常は基本量として記述される。時間は他の物理量と数学的に組み合わせて、運動、運動エネルギー、時間依存の場などの他の概念を導出することができる。計時は、技術的および科学的な問題の複合であり、記録管理の基礎の一部である。
光速度 c は、時空の次元を長さと時間という2種類の単位で測定するために必要な変換係数と見ることができる。メートルは現在は秒で定義されているため、光速度の「正確な」値は299 792 458 m/sである。ユークリッド空間でも、例えば幅を海里で、深さをフィートで計測した場合に、同様の係数が必要になる。物理学では、方程式を単純化するために、c = 1とする単位系が使用されることがある。
「移動する」基準系の時間は、以下の関係(∆x′ = 0, ∆τ = ∆t′ を置くことによってローレンツ変換によって導くことができる)によって「静止」よりもゆっくりと進むことが示される。
Δ t = Δ τ 1 − v 2 / c 2 {\displaystyle \Delta t={{\Delta \tau } \over {\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}}
ここで、
∆τ は移動基準系で測定された同じ場所で発生する2つの事象間の時間(例えば、移動する時計の2つのティック)。
この方程式は、量子物理学における不確定性の関係を示している。例えば、時間(可観測量 A)とエネルギー E (ハミルトニアン H より)より以下が得られる。
Δ E Δ T ≥ ħ 2 {\displaystyle \Delta E\Delta T\geq {\frac {\hbar }{2}}}
ここで
Δ E {\displaystyle \Delta E} はエネルギーの不確定性
Δ T {\displaystyle \Delta T} は時間の不確定性
ħ {\displaystyle \hbar } はプランク定数
より正確には、一連の事象の持続時間を測定する精度が高いと、そのシーケンスに関連するエネルギーを測定する精度が低くなり、逆もまた同様である。この方程式は、時間が量子力学の演算子ではないため、標準的な不確定性の原理とは異なる。
対応する交換子の関係は、上記のエネルギーおよび時間の関係に類似した、運動量および位置における対応する不確定性原理とともに、相互に共役変数(英語版)である運動量 p および位置 q についても成り立つ。
量子力学は元素の周期表の性質を説明している。オットー・シュテルンとヴァルター・ゲルラッハの磁場中の分子ビーム(英語版)の実験に始まり、イジドール・イザーク・ラービ(1898-1988年)は、ビームの磁気共鳴を変調することができた。1945年、ラービはこの技術を原子ビームの共鳴周波数を使った時計の基礎とすることを提案した。