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回顧愛因史坦又對了?研究表明:相差1公釐,時間也會發生膨脹

2024-05-05科學

綜述

在絕對多數人看來,時間對每一處空間、每一個人都是公平的,因為我們都用的是同一個計時系統,時針和分針都在按照相同的節奏轉動著,但是這只是表面的假象,是為了方便我們協調社會生產和生活而設定的參照物。 #深度好文計劃#

事實上,我們每個人對於時間流逝的感受都各不相同,真正的時間在不同空間中也有著不同的流逝速度,一個比較直接的例子就是,樓層越高的地方,時間要比低樓層過得快。

時間流逝速度

從認知上我們很難理解這個事實,但是這是確確實實來自科學實驗的,研究者用精確度超高的裝置進行了檢測,得出了時間在空間中會出現差異性流逝的結論。

說到這裏你應該也想到了那個經典的物理理論,也就是愛因史坦的相對論,為了方便理解,我們可以先看廣義相對論對時間和空間關系的解釋,簡單來說,時空的狀態不是恒定不變的,而是與物質的存在相關聯的。

這裏的物質主要指的就是受到的地球重力的大小,當這個重力作用越強的時候,時間就走得越慢,也就是膨脹,相反就越快。

而樓層高低跟重力的強弱是呈負相關的,所以樓層越高的地方,時間流逝得越快,當然這種區別一般來說都非常細微,即便我們自己好像能夠感受到,也是潛意識當中一閃而過。

從實驗方法上講,要清晰地看到這其中區別,必須要采用專門的計時儀器,也就是精度超高的原子鐘,來自美國的一個科學家團隊經過一段時間的鉆研,利用特別制作的鍶原子種檢測出了時間流動的空間差異,而且比以往的難度更高,已經來到了公釐的尺度。

也就是說,即便在一個相對粗糙的精度上,這種差異也依然存在,按照他們發表在【自然】雜誌上的研究報告,地球上的高度每上升一公釐,時間流逝速度就和原來的位置之間產生一千億億分之一的差距。

要得到這樣程度的數據,原子鐘的作用幾乎是決定性的,這種計時儀器最早誕生於上個世紀50年代,當時它的用途還不是計時,而是用來作為研究磁共振現象的工具。

原子鐘能夠在什麽程度上進行精確的計時,主要跟它所采用的物質基底有關,目前用的比較多的是氫、銫等,因為它們的原子能夠以非常精細的頻率進行躍遷。

在這個過程中還會產生放射線,只要捕捉到這些放射線的電磁波,就能得出準確的數位,美國這個團隊所用的鍶要比這幾種物質基底的躍遷頻率更加精細,所以得出的結果自然也就更加準確了,像是我們生活中經常會佩戴的電子表還用不到這些,石英晶體就夠用了。

相對論

其實愛因史坦的相對論一直以來都在不斷被研究和驗證,但是回溯到它剛剛出現的年代,這個理論的發展還是非常不容易的。

在以牛頓物理為中心的時期,時間的相對性是一個非常陌生的話題,即便有了這個想法,也沒有能夠驗證的技術,在牛頓的經典物理體系當中,時間和空間一樣,都是非常絕對的概念,科學界自詡是解放思想的先驅,但是也沒有逃過被自己禁錮的宿命。

一個理論是否可以成為真理,是需要在實踐中不斷檢驗的,牛頓的絕對時間雖然看上去沒有問題,大多數的套用裏面也沒有顯示出什麽異常,但是當它進入到更大的時空當中之後,很快便露出了破綻。

按照科學家的觀測和記錄,水星的近日點的近動變化不能被萬有重力完全解釋,因為每隔一百年就會和預期的結果出現四十多秒的誤差,也就是說,存在著一些還沒有被人們認識到的因素在影響著水星的近日點運動。

也是從這裏開始,相對論慢慢發展起來,愛因史坦用廣義相對論很好地解釋了水星近動的問題,關鍵就在於品質巨大的太陽對水星周圍的時空產生了影響,其重力作用強行對其進行了扭曲,這才和理論上的萬有重力有了誤差。

在這之後,廣義相對論就像一把鑰匙,把經典物理時代遺留下來的很多問題也都解決了,後來的黑洞、重力波等也都是在它的基礎上才得到更全面的認識。

有些人可能會覺得,時間在時空中的差異性變化好像只在一些非常大的問題上才凸顯出重要性,但其實它和我們人類的生產也是息息相關的。

比如我們現在基本上已經離不開互聯網了,而要正常使用網路就要依靠通訊衛星,它們身上的原子鐘顯示,衛星的實際運動時間要比地面系統顯示的快,這個時候我們就要及時解決二者之間的誤差,否則其精確程度就會越來越低,無法給我們提供正常的服務。

當然,科學家也在考慮這種特殊現象能否有其他的套用空間,比如在一艘飛往太陽系的飛船上如果是有太空人的,那麽他的衰老速度也許要比我們一般人慢很多。

結語

當然,這些技術還需要充分的硬體支持,要必須考慮到各種可能遇到的情況,比如它可能會遇到黑洞,這個時候太空人所面臨的就不是單一的影響,而是高速飛行加上黑洞吸引,雙重時間膨脹的結果又是什麽,還需要進一步研究。