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时间到底是什么?一起领略爱因斯坦全新的时空观!

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日常生活中,我们经常用“形影不离”来形容亲密关系,但事实上还有比影子更贴切的东西存在,它就是时间。

时间与我们的关系比影子更密切。我们可以摆脱影子,但绝不可能摆脱时间,因为时间在我们生活中无处不在。

那么问题来了,时间到底是什么呢?它的本质又是什么?

我们通常所说的时间,多数时间指的是太阳的东升西落,也就是地球上的时间,并不是时间的本质。

所以我们就会认为时间就是事物的运动变化,万物都在不断地运动变化中,没有绝对的静止,,变化体现出来的就是时间。

于是,人类几千年之前就用各种设备来计时,比如说沙漏。而现代人类制造出来的时间计量方式越来越准确,比如说铯原子钟,非常精确,每一亿年的误差才有一秒。

但是,无论多么精确的钟表,只能告诉我们此刻的时间,并不能告诉我们时间的本质,也就是:时间到底是什么?

还有一个更突出的问题:钟表测量的到底是什么呢?

按照太阳东升西落来定义时间,地球上每个地区的钟表显示时间并不是一样的,体现出来的就是时差。比如说我国的早上,美国时间会是晚上。

从古至今,科学家一直试图揭开时间的神秘面纱。伟大科学家牛顿告诉我们,时间对于每个人来讲是一样的,每个人感受到的时间流逝速度都相同,时间流逝的速度不受空间影响,宇宙中每个角落里都是如此,时间都是以同样的速度流逝。

时间的这种绝对性也非常符合我们的日常生活经验,毕竟无论你在什么地方,你的一小时与我的一小时并不会有什么不同。

但是爱因斯坦提出相对论之后,完全颠覆了人们对时间的传统认知,时间不再是绝对一成不变的,而是相对的,外界因素会影响时间流逝的速度。这意味着你的一小时与我的一小时很可能是不同的。

时间并不是全世界统一的,而是会出现各种不同的时间。

爱因斯坦提出的这种全新的时空观完全颠覆了几千年来人们的固有思维方式,他告诉我们时间和空间是密不可分的有机整体,两者不可分割,任何企图把时间和空间分开讨论的行为都没有意义。

具体来讲,速度和引力都会影响到时间流逝的快慢。速度越快,引力越大,时间的流逝就越慢。反之,速度越慢,引力越小,时间流逝就越快。

当然,爱因斯坦提出的相对论绝非信口开河,经过一百多年的不断验证,相对论越来越被大众接受。

之所以我们很难感受到速度和引力对时间的影响,主要是因为我们生活在一个低速,低引力世界里。

我们平时经历的速度实在太慢了,与光速相比简直可以忽略不计。而按照狭义相对论的诠释,只有速度达到亚光速时,时间变慢也就是时间膨胀效应才会明显地体现出来。

同时地球的引力也很小,如果你在黑洞附近逗留一段时间,就会明显感受到时间变慢。著名科幻电影《星际穿越》里就有相应的故事情节。

当然,人类也早已在现实中验证了速度对时间的影响。1971年,两架喷射飞机携带两个铯原子钟环绕地球飞行,然后与地面上的铯原子钟对比,结果发现两者的时间有差异,虽然差异非常小,只有千亿分子一秒,但确实验证了相对论,验证了时间膨胀效应。

所以,严格来讲,世界上所有人的时间流逝速度都不一样,只不过这种差异非常小,我们很难感受到,也不会对我们的日常生活造成任何影响。

而每个人只需要对自己的时间,也就是本征时间负责,别人的时间快慢与我们没有关系,因为每个人所处的参照系都不一样,对不不同参照系下的时间是没有意义的,只有两人处在同一参照系下,他们才拥有相同的时间,也就是本征时间。

说到这里,很有必要提一下双生子佯谬,很多人不太理解到底是哥哥年轻还是弟弟年轻。

哥哥亚光速离开地球,弟弟在地球上,谁的的时间流逝速度更慢呢?谁更年轻呢?

由于速度是相对的,所以在弟弟眼里,哥哥的时间变慢了。但是在哥哥眼里,弟弟的时间也变慢了。

这不矛盾了吗?到底谁的时间更慢呢?

其实并不矛盾,哥哥和弟弟都没有错,因为他们都在以自己的时间,也就是本征时间为标准,但是两个人的标准也就是参照系本来就不一样,自然会得出不一样的结果。

所以,只要两人重回同一个参照系,也就是哥哥掉头重返地球,自然也就没有矛盾了,就能知道到底谁的时间变慢了。

而结果就是:哥哥的时间变慢了,哥哥更年轻。原因很简单,哥哥在返回地球的过程中势必会经历减速加速过程,这个过程就会产生惯性力。而广义相对论告诉我们,惯性力与引力等效,而引力会让时间变慢。

不过,如果哥哥永远不返回地球,对比哥哥弟弟谁更年轻就失去了意义!哥哥会认为弟弟更年轻,而弟弟会认为哥哥更年轻!

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