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时间是虚拟的,爱因斯坦:光速飞行一年,地球已过去千万年?

时间在任何情况下的流逝速度都相同吗?

答案是否定的

19世纪末到20世纪初,随着"以太"的破产和麦克斯韦电磁理论的大规模应用,身处瑞士专利局的小职员爱因斯坦,用"光速不变且不可被超越"重新审视了我们的宇宙,发现"时间"其实并不客观,它在近光速运动状态下,以及强引力状态下,流逝速度是要远远慢于地球上的,而对于达到光速的光子来说,时间对它来说甚至根本不存在。

宇航员难题

一名宇航员以光速或者近光速离开地球一年后再返回地球,根据常识,宇航员离开地球再返回地球用了两年时间,地球上也应该过去了两年时间,但根据爱因斯坦的相对论,宇航员再返回地球后,地球上其实已经过去了亿万年,甚至考虑到太阳系本身的运动,地球早就不在原来的空间位置上了。

因为在相对论中时间是相对的而不是绝对的,虽然静止质量不为零的物体无法达到光速,也无法让时间真正停下来,但飞船在接近光速的过程中,也会因为参考系的运动速度增加,而导致参考系下时间流逝速度变慢,也就是"速度越快,时间越慢"

如果宇航员离开地球与返回地球时的速度都是0.99倍光速的话,等他回到地球后,地球上其实已经过去了14年,而如果飞船的速度是0.99996247倍光速的话,时间就会膨胀到"天上一天,地上一年"的程度,因此宇航员回到地球后,地球上就会过去730年。

引力也能影响时间?

在硬科幻电影《星际穿越》中,主角一行人在黑洞旁边的星球上进行任务时,时间被旁边的老年黑洞"卡冈图雅"严重扭曲,达到了"一小时七年"的程度,所以最后男主再见到他的女儿时,自己依旧是当年出发时的样子,女儿却垂垂老矣。

20世纪以来,不断发射的人造卫星和飞机原子钟实验,都证明了"时间流逝速度取决于物体运动速度,运动速度越快,时间越慢",但在后来的广义相对论中,引力也成了影响时间流逝速度的原因之一。

引力变迁史

牛顿是第一个对引力现象进行总结归纳的物理学家,但他并不知道引力是如何产生的,只知道质量越大引力越大,直到爱因斯坦用黎曼几何"支撑"住自己的广义相对论后,"引力是由质量扭曲时空造成的几何跌落"这一解释,才被科学界接受。

但作为和相对论齐名的现代物理学另一个支柱,量子力学认为引力并不是由质量扭曲时空产生的,而是和其他三种基本作用力一样,是由名为"引力子"的基本粒子交换产生的,但遗憾的是直到今天物理学家们都没能在对撞击里找到引力子,所以目前引力的标准解释还是以广义相对论的表述为准。

不过量子力学与相对论在引力上的矛盾也证明了,这两个理论远不是物理学的终极理论,在它们之上一定有更完善的理论在"统御"着他们,也就是爱因斯坦晚年一直在努力构建的"统一场论"或者说"大统一理论"

人类真的能达到光速吗?

在《三体》中人类乘坐能达到光速的20%的核聚变飞船时,需要在船舱内灌满深海液来抵御加速度带来的伤害。

而从现实角度出发,就算未来真的出现了能以近光速飞行的飞船,人类的肉体凡胎也会加速度而被压成纸片人,所以未来真正能让人类以近光速遨游宇宙的绝不是飞船技术,也不是能源技术,而是空间技术。

根据广义相对论,我们所处的宇宙时空是能被质量任意扭曲的,黑洞就是质量扭曲时空到极致的产物,连光都无法逃脱它的引力深井,现代物理学认为人类可以用"奇异物质"或者说"负质量"来把两个相隔千万光年的星球连接到一起。

这种被称为"虫洞"的时空技术,才是最适合人类文明探索宇宙的技术。