世界上存在扭曲的时间吗?只要你飞得足够快

时间,在物理学的领域就是一个像长度一样基础的物理量。物理学家针对时间的定义,认为时间就是世间万物运动和变化的持续性,连续性以及顺序性的定量度量。从科学的角度,零磁场的环境下,绝对零度的铯原子在静止的条件下,铯133原子两个基态的超精细能级之间发生跃迁所发射的电磁波时间的9,192,631,770倍,这就是1秒钟的定义。再根据我们平时观察到的各种自然规律现象,比如地球的自转以及公转,定义出我们目前所习惯的日,月,年等时间单位。

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太阳每天都从东边升起,从西边落下。每年的天气变化也伴随着春夏秋冬的轮换而变换。人类彷佛对这些日常现象已经习以为常,所以觉得时间的流逝就像水往低处流一样停止不息。我们每天的上班上学,下班下课,吃饭睡觉,也是通过时间来提醒我们,我们也已经认同了这一结果。然而,伟大的物理学家爱因斯坦在一百多年前就已经认为人类可以打破时间的限制。他认为,时间并不是固定不变的,在一些特定的条件下,只要我们能够扭曲时间,就可以实现对时间的控制。

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针对时间的扭曲,爱因斯坦提出了两种办法。其中一种是利用狭义相对论中的钟慢效应和尺短效应。在狭义相对论中,爱因斯坦提出了一个公式。物体运动所需的时间等于参考系的时间变化乘于1减去物体运动速度的平方与光速的平方的比值的差的开方。从这个公式我们可以看出,只要物体运动的速度越快,它所需要的时间就越短。有人一听到这个总结就会说,时间等于路程除于速度,这么简单的道理哪来这么复杂。别急,当你看完这个实验,就不会有这样的疑问了。

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1971年,理查德.基廷与乔.哈夫勒都是著名的物理学家,他们一起完成了一个证明爱因斯坦狭义相对论的实验。他们准备了两个完全相等的两个原子钟,一个静止地放在地面上,而另外一个则被带上了飞机。两个原子钟的初始时间一模一样,在经过飞机以极高的速度环绕地球飞行一圈之后返回地面,我们可以看到,飞机上的原子钟比地面上静止的原子钟要慢了一些。这个实验是历史上首个证明钟慢效应的实验,并且取得了圆满的成功。30年后,英国国立实验室又进行了这一实验,虽然飞机更快了,时间也更慢了,但是爱因斯坦的公式还是通过了验证。

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而另外一种扭曲时间的方法,就是引力时间膨胀现象。早在1907年,爱因斯坦已经开始研究引力对时间的影响。于是他又总结出了一个公式,观察目标的时间等于静止参考系的时间乘于1减去两倍引力常量与引力源质量的积和引力源距离与光速平方的积的比值的差的开方。这意味着,观测时间与引力源的质量呈正比,与距离呈反比。1969年,庞德-雷布卡实验成功地证明了这一结论。

(图文来源网络)

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