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時間的本質是什麼?愛因斯坦提出的相對論完全顛覆了我們的認知
2023/02/07

日常生活中,我們經常用「形影不離」來形容親密關系,但事實上還有比影子更貼切的東西存在,它就是時間。

時間與我們的關系比影子更密切。我們可以擺脫影子,但絕不可能擺脫時間,因為時間在我們生活中無處不在。

那麼問題來了,時間到底是什麼呢?它的本質又是什麼?

我們通常所說的時間,多數時間指的是太陽的東升西落,也就是地球上的時間,并不是時間的本質。

所以我們就會認為時間就是事物的運動變化,萬物都在不斷地運動變化中,沒有絕對的靜止,,變化體現出來的就是時間。

于是,人類幾千年之前就用各種設備來計時,比如說沙漏。而現代人類制造出來的時間計量方式越來越準確,比如說銫原子鐘,非常精確,每一億年的誤差才有一秒。

但是,無論多麼精確的鐘表,只能告訴我們此刻的時間,并不能告訴我們時間的本質,也就是:時間到底是什麼?

還有一個更突出的問題:鐘表測量的到底是什麼呢?

按照太陽東升西落來定義時間,地球上每個地區的鐘表顯示時間并不是一樣的,體現出來的就是時差。比如說我國的早上,美國時間會是晚上。

從古至今,科學家一直試圖揭開時間的神秘面紗。偉大科學家牛頓告訴我們,時間對于每個人來講是一樣的,每個人感受到的時間流逝速度都相同,時間流逝的速度不受空間影響,宇宙中每個角落里都是如此,時間都是以同樣的速度流逝。

時間的這種絕對性也非常符合我們的日常生活經驗,畢竟無論你在什麼地方,你的一小時與我的一小時并不會有什麼不同。

但是愛因斯坦提出相對論之后,完全顛覆了人們對時間的傳統認知,時間不再是絕對一成不變的,而是相對的,外界因素會影響時間流逝的速度。 這意味著你的一小時與我的一小時很可能是不同的。

時間并不是全世界統一的,而是會出現各種不同的時間。

愛因斯坦提出的這種全新的時空觀完全顛覆了幾千年來人們的固有思維方式,他告訴我們時間和空間是密不可分的有機整體,兩者不可分割,任何企圖把時間和空間分開討論的行為都沒有意義。

具體來講,速度和引力都會影響到時間流逝的快慢。速度越快,引力越大,時間的流逝就越慢。反之,速度越慢,引力越小,時間流逝就越快。

當然,愛因斯坦提出的相對論絕非信口開河,經過一百多年的不斷驗證,相對論越來越被大眾接受。

之所以我們很難感受到速度和引力對時間的影響,主要是因為我們生活在一個低速,低引力世界里。

我們平時經歷的速度實在太慢了,與光速相比簡直可以忽略不計。而按照狹義相對論的詮釋,只有速度達到亞光速時,時間變慢也就是時間膨脹效應才會明顯地體現出來。

同時地球的引力也很小,如果你在黑洞附近逗留一段時間,就會明顯感受到時間變慢。著名科幻電影《星際穿越》里就有相應的故事情節。

當然,人類也早已在現實中驗證了速度對時間的影響。 1971年,兩架噴射飛機攜帶兩個銫原子鐘環繞地球飛行,然后與地面上的銫原子鐘對比,結果發現兩者的時間有差異,雖然差異非常小,只有千億分子一秒,但確實驗證了相對論,驗證了時間膨脹效應。

所以,嚴格來講,世界上所有人的時間流逝速度都不一樣,只不過這種差異非常小,我們很難感受到,也不會對我們的日常生活造成任何影響。

而每個人只需要對自己的時間,也就是本征時間負責,別人的時間快慢與我們沒有關系,因為每個人所處的參照系都不一樣,對不不同參照系下的時間是沒有意義的,只有兩人處在同一參照系下,他們才擁有相同的時間,也就是本征時間。

說到這里,很有必要提一下雙生子佯謬,很多人不太理解到底是哥哥年輕還是弟弟年輕。

哥哥亞光速離開地球,弟弟在地球上,誰的的時間流逝速度更慢呢?誰更年輕呢?

由于速度是相對的,所以在弟弟眼里,哥哥的時間變慢了。但是在哥哥眼里,弟弟的時間也變慢了。

這不矛盾了嗎?到底誰的時間更慢呢?

其實并不矛盾,哥哥和弟弟都沒有錯,因為他們都在以自己的時間,也就是本征時間為標準,但是兩個人的標準也就是參照系本來就不一樣,自然會得出不一樣的結果。

所以,只要兩人重回同一個參照系,也就是哥哥掉頭重返地球,自然也就沒有矛盾了,就能知道到底誰的時間變慢了。

而結果就是:哥哥的時間變慢了,哥哥更年輕。原因很簡單,哥哥在返回地球的過程中勢必會經歷減速加速過程,這個過程就會產生慣性力。而廣義相對論告訴我們,慣性力與引力等效,而引力會讓時間變慢。

不過,如果哥哥永遠不返回地球,對比哥哥弟弟誰更年輕就失去了意義!哥哥會認為弟弟更年輕,而弟弟會認為哥哥更年輕!

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