愛因斯坦又對了?研究表明:相差1毫米,時間也會發生膨脹

网瘾少女 2022/10/23 檢舉 我要評論

時間對所有人和物來說都是相同的嗎?

在過去千百年里,「時間面前人人平等」的理念深入人心,一天對任何人來說都只有24小時,但隨著物理學的進步,尤其是愛因斯坦相對論的出現,時間開始變得反直覺了起來,因為在相對論里時間流逝速度是會發生變化的。

狹義相對論首先證明了速度越快時間流逝速度越慢,后來的廣義相對論因為納入了引力,又得出了引力越強時間流逝速度越慢,其中前者已經被衛星和飛機上的原子鐘證明了,后者也成了現代物理學的基本公理之一。

以上這種時間流逝速度在特定條件下變慢的現象, 被愛因斯坦命名為「時間膨脹」,頂級科學期刊《自然》發表的有關時間膨脹的論文更是證明,那怕是高度相差一毫米,也會產生時間膨脹效應。

具體而言

兩個原子鐘的高度每相差一毫米,時間流逝速度就會相差1000億億分之一秒,如此精密的條件驗證了再一次證明了愛因斯坦的正確性,證實了愛因斯坦一個多世紀前的預言。

追根溯源

在最初的牛頓物理學中,時間從未顯示出相對性,因為當時的技術尚不足以觀測到時間膨脹效應,牛頓符合直覺的絕對時空觀念統治著科學界,絕對時間的觀念也深入人心。

牛頓理論的第一次失靈是在解決水星近動問題的時候,當時由于萬有引力定律并未探究出引力的本質,所以每過100年, 水星的近日點進動與萬有引力定律預言的數值就會相差43角秒,而這個理論與實際觀測不符的缺陷恰好給了愛因斯坦廣義相對論一個機會。

時間回到1915年

愛因斯坦廣義相對論正式完成后,將天體們產生的引力解釋成了「時空扭曲」,而且質量越大的天體扭曲時空的力度越強,在水星是距離太陽最近的行星的情況下,太陽引力扭曲著的水星附近時空,進而產生了與牛頓萬有引力預測不相符的情況。

因此必須要由萬有引力定律的加強版,也就是愛因斯坦廣義相對論出手,才能完美解決水星近動問題,而且除了解決水星問題外,廣義相對論基于時空一體化和引力理論預測的 引力透鏡效應、引力波、黑洞、引力以光速傳播等現象,在后來也都一一得到了證實。

看到這里也許會有人覺得時間就是人為創造出的一個概念一個單位,在現實中不可能發生什麼改變,就像1+1在任何時候都等于2一樣。

然而這種想法是錯誤的

因為現代社會方方面面都在受到時間膨脹效應的影響,因為構成現代社會的互聯網的基礎就是通訊衛星,而近地軌道上那些90分鐘就能繞地球一周的人造衛星們,它們攜帶的原子鐘每天都會因為速度太快而比地球上快38微秒。

在天地衛星通訊以光速保持同步的情況下,如果不用時間膨脹公式消除這38微秒的誤差, 每過24小時導航衛星的精度就會漂移10公里,沒有了GPS和我國北斗衛星定位導航系統,人類基本就回到了一個世紀前的世界。

從長遠來看

如果人類文明未來掌握了可控核聚變技術,并以它為動力制造出了準相對論飛船, 也就是巡航速度在百分之二十光速左右的飛船的話,以每秒6萬公里飛行的飛船上的人,也會受到時間膨脹效應的影響而比地球上的人老得慢。

極端情況下,如果這艘飛船靠近擁有極端引力的黑洞附近的話,飛出本身高速運動狀態下的時間膨脹效應還會跟黑洞附近的超強引力融合,飛船內的成員將受到雙重時間膨脹的影響,自身時間流逝速度會被大幅度放慢,甚至是趨于靜止。

這樣一來如果這艘飛船返回地球,地球上就會過去千百年甚至更久,具體的年數要看飛船的速度有多快,黑洞的引力有多強。

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