时间或许是宇宙中唯一的“流通货币”!.pdf

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时间或许是宇宙中唯一的“流通货币”!

“时间”是个大话题,历代哲学家科学家都对这个概念进行过不断思考,但是直到爱因

斯坦的出现,“时间”这个概念才焕发出不一样的光彩,也正是他让人类以从未有过的

视角思考着过去、现在和将来!

“时间”是什么?这对我们来说,是一个极为抽象的概念,我们在太阳的升起和下落中

看见了它,在抛向空中的石头飞行中看见了它,在衰老的容颜中看见了它。但是,即便

如此,我们还是无法捕捉到“时间”的具体形象。

我们只知道时间有很多特性,比如方向性,时间只往前走不会倒退,时间是矢量;时间

的相对均等性,从宇宙大爆炸到现在,时间并没有在特定时刻极速飞转或缓慢运行。地

球上的你和我,即使聪明或愚笨,贫穷或富有,一天也不只不过是24小时。

但是,不得不提,这种均等性是相对来说的,因为在相同时空结构和相对速度里时间才

有均等性,对处于不同时空结构和不同相对速度的两个事物,时间是不具有均等性的。

为什么不具有均等性?这是因为时间和世间万物一样,也会受到其他因素的影响,比如,

质量和速度!

按照爱因斯坦在相对论中的描述:时间是不能和空间、物质二者分开解释的。当下意思

就是,没有空间就时间没有意义,同理没有物质时间也没有意义。当然,没了空间,物

质也是没有意义的。

爱因斯坦认为时间与空间一起组成了我们现在的四维(长、宽、高、时间)时空,这个

四维时空是构成了我们宇宙的基本结构。此外,在测量上,时间与空间并不是绝对的。

在不同的相对速度或不同时空结构里进行的测量,会观察到时间流逝情况的不一样。影

响时间流逝有两大因素,那就是质量和速度!

质量对时间的影响

按照爱因斯坦的广义相对论的描述,真空就像一张平铺的鱼网,而拥有质量的天体就好

比在一张网上放上一颗钢球!而凹陷的那部分空间,相对于平铺的那部分空间则要在曲

面上多出很多,故时间在其中流转时所要花的时间就要延长。

根据相对论中的数学推导,大质量物体(比如:黑洞)附近的时间流逝要比距离大质量

物体较远地方的时间流逝慢。

你可能会觉得这有点不可思议,但是质量对时间的影响其实已经不是秘密了,而且已经

得到了证实和应用。例如,我们现在用的全球定位系统GPS。在GPS的研发和使用过程中,

科学家们发现,无论他们怎么对定位系统进行修正都无法避免至少几公里的定位误差。

直到科学家们将爱因斯坦相对论中质量对时间的影响考虑其中,这种系统误差才得以避

我们知道卫星距地球表面很远,根据万有引力定律,地球表面处的重力场要大于卫星现

在所处轨道的重力场,在这两种不同重力场的影响下,地球表面处时间的流逝要比卫星

所处轨道处时间的流逝要慢,虽然这种时间差别很小,但是当它乘以客观的距离放大比,

这种差别就很可观了。

速度对时间的影响

此外,在爱因斯坦的狭义相对论中,时间具有“膨胀”效应:

假设有两个观察者,一个观察者处于静止位置,一个观察者朝静止状态的观察者做相对

运动,那么观察者就可以发现,做相对运动状态的观察者观察到的时钟时间流逝速度要

比处于静止状态的观察者附近的时钟时间流逝速度要慢。

当然,现实状态下的我们无法察觉这种差别,因为相对运动的速度太小,时间的流逝的

差别几乎可以忽略。

那么接下来问题出现了,怎么样的速度能够对时间产生明显的影响作用呢?

于是科学家们想到了光,他们对光进行了一系列实验,他们让光以光速朝各个方向运动

(相向运动和相离运动),然后计算时间差。但是他们发现,无论光朝哪个方向运动,

光速都是恒定的,在光以光速的行进的过程中,时间并没有对它发生任何改变。

这种现象一时困惑着大部分科学家,因为光以光速来行进时速度并没有对时间产生影响。

这是不是就说相对论错了呢?当然不是!爱因斯坦认为,光速是宇宙中速度的极限,任

何一种物体的运动速度都无法超越光速。根据爱因斯坦的公式推导,一旦物质的速度达

到光速,时间就失去意义,时间也就不存在了。这就是速度对时间的影响!

现在,我们知道速度达到光速之后时间便失去意义。那作为时间的另一个影响因素:质

量,达到何种状态时时间也会失去意义呢?

对于这个问题,其实现代物理学也给了很好的答案的。

但是我们必须先得想象一下,如果要达到对时间的这种影响程度,那就需要非常大的质

量。一讲到大质量,我们就得讲到黑洞。

我们对黑洞的了解一般是知道黑洞质量很大,黑洞会将周边所有能吸引进去的东西吞噬,

甚至连光都无法逃脱。

基于这种认识,我们就会十分好奇,黑洞的最里面是什么?为何有如此大的吸引力?当

然,我们现在知道,黑洞的最里面就是一个奇点!

那奇点又为何物?这就得从黑洞的形成说起

我们知道大质量恒星产生光和热的原因是因为恒星最内部产

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