来源:hao123百家号 时间:2022-03-19 15:17:36
综述
在绝对多数人看来,时间对每一处空间、每一个人都是公平的,因为我们都用的是同一个计时系统,时针和分针都在按照相同的节奏转动着,但是这只是表面的假象,是为了方便我们协调社会生产和生活而设置的参照物。
事实上,我们每个人对于时间流逝的感受都各不相同,真正的时间在不同空间中也有着不同的流逝速度,一个比较直接的例子就是,楼层越高的地方,时间要比低楼层过得快。
时间流逝速度
从认知上我们很难理解这个事实,但是这是确确实实来自科学实验的,研究者用精确度超高的设备进行了检测,得出了时间在空间中会出现差异性流逝的结论。
说到这里你应该也想到了那个经典的物理理论,也就是爱因斯坦的相对论,为了方便理解,我们可以先看广义相对论对时间和空间关系的解释,简单来说,时空的状态不是恒定不变的,而是与物质的存在相关联的。
这里的物质主要指的就是受到的地球引力的大小,当这个引力作用越强的时候,时间就走得越慢,也就是膨胀,相反就越快。
而楼层高低跟引力的强弱是呈负相关的,所以楼层越高的地方,时间流逝得越快,当然这种区别一般来说都非常细微,即便我们自己好像能够感受到,也是潜意识当中一闪而过。
从实验方法上讲,要清晰地看到这其中区别,必须要采用专门的计时仪器,也就是精度超高的原子钟,来自美国的一个科学家团队经过一段时间的钻研,利用特别制作的锶原子种检测出了时间流动的空间差异,而且比以往的难度更高,已经来到了毫米的尺度。
也就是说,即便在一个相对粗糙的精度上,这种差异也依然存在,按照他们发表在《自然》杂志上的研究报告,地球上的高度每上升一毫米,时间流逝速度就和原来的位置之间产生一千亿亿分之一的差距。
要得到这样程度的数据,原子钟的作用几乎是决定性的,这种计时仪器最早诞生于上个世纪50年代,当时它的用途还不是计时,而是用来作为研究磁共振现象的工具。
原子钟能够在什么程度上进行精确的计时,主要跟它所采用的物质基底有关,目前用的比较多的是氢、铯等,因为它们的原子能够以非常精细的频率进行跃迁。
在这个过程中还会产生辐射,只要捕捉到这些辐射的电磁波,就能得出准确的数字,美国这个团队所用的锶要比这几种物质基底的跃迁频率更加精细,所以得出的结果自然也就更加准确了,像是我们生活中经常会佩戴的电子表还用不到这些,石英晶体就够用了。
相对论
其实爱因斯坦的相对论一直以来都在不断被研究和验证,但是回溯到它刚刚出现的年代,这个理论的发展还是非常不容易的。
在以牛顿物理为中心的时期,时间的相对性是一个非常陌生的话题,即便有了这个想法,也没有能够验证的技术,在牛顿的经典物理体系当中,时间和空间一样,都是非常绝对的概念,科学界自诩是解放思想的先驱,但是也没有逃过被自己禁锢的宿命。
一个理论是否可以成为真理,是需要在实践中不断检验的,牛顿的绝对时间虽然看上去没有问题,大多数的应用里面也没有显示出什么异常,但是当它进入到更大的时空当中之后,很快便露出了破绽。
按照科学家的观测和记录,水星的近日点的近动变化不能被万有引力完全解释,因为每隔一百年就会和预期的结果出现四十多秒的误差,也就是说,存在着一些还没有被人们认识到的因素在影响着水星的近日点运动。
也是从这里开始,相对论慢慢发展起来,爱因斯坦用广义相对论很好地解释了水星近动的问题,关键就在于质量巨大的太阳对水星周围的时空产生了影响,其引力作用强行对其进行了扭曲,这才和理论上的万有引力有了误差。
在这之后,广义相对论就像一把钥匙,把经典物理时代遗留下来的很多问题也都解决了,后来的黑洞、引力波等也都是在它的基础上才得到更全面的认识。
有些人可能会觉得,时间在时空中的差异性变化好像只在一些非常大的问题上才凸显出重要性,但其实它和我们人类的生产也是息息相关的。
比如我们现在基本上已经离不开互联网了,而要正常使用网络就要依靠通讯卫星,它们身上的原子钟显示,卫星的实际运动时间要比地面系统显示的快,这个时候我们就要及时解决二者之间的误差,否则其精确程度就会越来越低,无法给我们提供正常的服务。
当然,科学家也在考虑这种特殊现象能否有其他的应用空间,比如在一艘飞往太阳系的飞船上如果是有宇航员的,那么他的衰老速度也许要比我们一般人慢很多。
结语
当然,这些技术还需要充分的硬件支持,要必须考虑到各种可能遇到的情况,比如它可能会遇到黑洞,这个时候宇航员所面临的就不是单一的影响,而是高速飞行加上黑洞吸引,双重时间膨胀的结果又是什么,还需要进一步研究。
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