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愛因斯坦預(yù)言再次應(yīng)驗(yàn):相差1毫米,時(shí)間差1000億億分之一

來源:hao123百家號     時(shí)間:2022-03-19 15:17:36

綜述

在絕對多數(shù)人看來,時(shí)間對每一處空間、每一個(gè)人都是公平的,因?yàn)槲覀兌加玫氖峭粋€(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng),時(shí)針和分針都在按照相同的節(jié)奏轉(zhuǎn)動著,但是這只是表面的假象,是為了方便我們協(xié)調(diào)社會生產(chǎn)和生活而設(shè)置的參照物。

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

時(shí)間流逝速度

從認(rèn)知上我們很難理解這個(gè)事實(shí),但是這是確確實(shí)實(shí)來自科學(xué)實(shí)驗(yàn)的,研究者用精確度超高的設(shè)備進(jìn)行了檢測,得出了時(shí)間在空間中會出現(xiàn)差異性流逝的結(jié)論。

說到這里你應(yīng)該也想到了那個(gè)經(jīng)典的物理理論,也就是愛因斯坦的相對論,為了方便理解,我們可以先看廣義相對論對時(shí)間和空間關(guān)系的解釋,簡單來說,時(shí)空的狀態(tài)不是恒定不變的,而是與物質(zhì)的存在相關(guān)聯(lián)的。

這里的物質(zhì)主要指的就是受到的地球引力的大小,當(dāng)這個(gè)引力作用越強(qiáng)的時(shí)候,時(shí)間就走得越慢,也就是膨脹,相反就越快。

而樓層高低跟引力的強(qiáng)弱是呈負(fù)相關(guān)的,所以樓層越高的地方,時(shí)間流逝得越快,當(dāng)然這種區(qū)別一般來說都非常細(xì)微,即便我們自己好像能夠感受到,也是潛意識當(dāng)中一閃而過。

從實(shí)驗(yàn)方法上講,要清晰地看到這其中區(qū)別,必須要采用專門的計(jì)時(shí)儀器,也就是精度超高的原子鐘,來自美國的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)經(jīng)過一段時(shí)間的鉆研,利用特別制作的鍶原子種檢測出了時(shí)間流動的空間差異,而且比以往的難度更高,已經(jīng)來到了毫米的尺度。

也就是說,即便在一個(gè)相對粗糙的精度上,這種差異也依然存在,按照他們發(fā)表在《自然》雜志上的研究報(bào)告,地球上的高度每上升一毫米,時(shí)間流逝速度就和原來的位置之間產(chǎn)生一千億億分之一的差距。

要得到這樣程度的數(shù)據(jù),原子鐘的作用幾乎是決定性的,這種計(jì)時(shí)儀器最早誕生于上個(gè)世紀(jì)50年代,當(dāng)時(shí)它的用途還不是計(jì)時(shí),而是用來作為研究磁共振現(xiàn)象的工具。

原子鐘能夠在什么程度上進(jìn)行精確的計(jì)時(shí),主要跟它所采用的物質(zhì)基底有關(guān),目前用的比較多的是氫、銫等,因?yàn)樗鼈兊脑幽軌蛞苑浅>?xì)的頻率進(jìn)行躍遷。

在這個(gè)過程中還會產(chǎn)生輻射,只要捕捉到這些輻射的電磁波,就能得出準(zhǔn)確的數(shù)字,美國這個(gè)團(tuán)隊(duì)所用的鍶要比這幾種物質(zhì)基底的躍遷頻率更加精細(xì),所以得出的結(jié)果自然也就更加準(zhǔn)確了,像是我們生活中經(jīng)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(shí)愛因斯坦的相對論一直以來都在不斷被研究和驗(yàn)證,但是回溯到它剛剛出現(xiàn)的年代,這個(gè)理論的發(fā)展還是非常不容易的。

在以牛頓物理為中心的時(shí)期,時(shí)間的相對性是一個(gè)非常陌生的話題,即便有了這個(gè)想法,也沒有能夠驗(yàn)證的技術(shù),在牛頓的經(jīng)典物理體系當(dāng)中,時(shí)間和空間一樣,都是非常絕對的概念,科學(xué)界自詡是解放思想的先驅(qū),但是也沒有逃過被自己禁錮的宿命。

一個(gè)理論是否可以成為真理,是需要在實(shí)踐中不斷檢驗(yàn)的,牛頓的絕對時(shí)間雖然看上去沒有問題,大多數(shù)的應(yīng)用里面也沒有顯示出什么異常,但是當(dāng)它進(jìn)入到更大的時(shí)空當(dāng)中之后,很快便露出了破綻。

按照科學(xué)家的觀測和記錄,水星的近日點(diǎn)的近動變化不能被萬有引力完全解釋,因?yàn)槊扛粢话倌昃蜁皖A(yù)期的結(jié)果出現(xiàn)四十多秒的誤差,也就是說,存在著一些還沒有被人們認(rèn)識到的因素在影響著水星的近日點(diǎn)運(yùn)動。

也是從這里開始,相對論慢慢發(fā)展起來,愛因斯坦用廣義相對論很好地解釋了水星近動的問題,關(guān)鍵就在于質(zhì)量巨大的太陽對水星周圍的時(shí)空產(chǎn)生了影響,其引力作用強(qiáng)行對其進(jìn)行了扭曲,這才和理論上的萬有引力有了誤差。

在這之后,廣義相對論就像一把鑰匙,把經(jīng)典物理時(shí)代遺留下來的很多問題也都解決了,后來的黑洞、引力波等也都是在它的基礎(chǔ)上才得到更全面的認(rèn)識。

有些人可能會覺得,時(shí)間在時(shí)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(shí)它和我們?nèi)祟惖纳a(chǎn)也是息息相關(guān)的。

比如我們現(xiàn)在基本上已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)了,而要正常使用網(wǎng)絡(luò)就要依靠通訊衛(wèi)星,它們身上的原子鐘顯示,衛(wèi)星的實(shí)際運(yùn)動時(shí)間要比地面系統(tǒng)顯示的快,這個(gè)時(shí)候我們就要及時(shí)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(wù)。

當(dāng)然,科學(xué)家也在考慮這種特殊現(xiàn)象能否有其他的應(yīng)用空間,比如在一艘飛往太陽系的飛船上如果是有宇航員的,那么他的衰老速度也許要比我們一般人慢很多。

結(jié)語

當(dāng)然,這些技術(shù)還需要充分的硬件支持,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(gè)時(shí)候宇航員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(shí)間膨脹的結(jié)果又是什么,還需要進(jìn)一步研究。

標(biāo)簽: 愛因斯坦

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