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大海

——朝饮木兰之坠露,夕餐秋菊之落英。

 
 
 

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时间是什么?(2)  

2012-02-21 13:10:04|  分类: 奇点张量 |  标签: |举报 |字号 订阅

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时间是什么?(2)

3、对于所有人来说,时间是以同一种方式流逝吗?

  爱因斯坦的理论表明答案是否定的。实际上同空间一样,时间也是相对的。相对是什么意思呢?即为了完整地而不是模棱两可地描述一个事件,那么这个事件就应该被放在一个参照系里。例如,如果我与某人在路的尽头约会,那么“尽头”对另外一个人来说可能恰好是路的开端。如果我加上“在路尽头后面的广场”,那么这个“约会事件”就准确了。带有时间因素的事情也是如此。如果我说10年过去了,那么我就必须指出,是与哪个参照系相比过去了10年。很明显,在每天的生活里没有必要拘泥于细节。但是谁又知道将来我们会不会组织星际旅行或者与外星人交流呢?到那时,时间间隔就不再这么简单了,就会感到时间的相对性了。

  一个有名的例子能够解释这一切。阿尔法和贝塔是一对30岁的孪生兄弟,都是宇航员。2000年,贝塔开始乘坐速度为每秒24万公里的太空飞船向距离地球8光年的一个星球进发。以这种速度,贝塔来回单程各需要10年时间。事实是为了达到所要的平均速度,贝塔需要加快速度,而在到达目的地时还要减速。因为他们两个的参照系不再相同,只需改变运动方向我们就可以把阿尔法和贝塔的时间分离开来。当贝塔在2020年回到地球上来时,将看到阿尔法庆祝50岁(老了20年)生日,而这时对他自己来说才刚刚过了12年,他才只有42岁。这不是一个智力测验。时间的伸缩已经被真实的表所测量到。1971年,美国华盛顿大学的哈费勒和美国海军天文台的理查德·基廷两位物理学家作了环球旅行,并且测量了飞机上的4座原子钟。飞机的速度无法和光的速度相比(相差几百万倍)。但是科学家们却证实捕捉到了时间的伸缩性:在旅行结束时,飞机上的钟表指示与地面上的钟表相比晚了59纳秒。另外,高度也影响时间的流逝,爱因斯坦的理论表明由于重力的原因,时间离地面越近流逝得就越慢。实际上,在地下室里,时间流逝得要比在楼房顶层慢。有人曾经计算过,在人的一生中,如果是住在一层的话,可以多活一微秒,当然,这对长寿来讲太微不足道了。

  4、如果时间是一个尺度,那么为什么不能像在空间中一样前进和后退呢?

  在将来和过去的时间中旅行都属于科学幻想。正如奥地利数学家库尔特·歌德尔在1949年所证实的一样,在过去的时间里旅行是不被物理学的法则所禁止的,然而条件是非常特殊的:宇宙要能够转动(这在现实中是不可能发生的),并且时间的追求者必须以大于光速71%的速度移动。总之,菜谱是有了,但是没有配料。正如物理学家斯蒂芬·霍金所认为的那样,这可能是自然保护自己的一种方式,同时阻止时间旅行就会避免可能带来的悖论,例如会和自己相遇或者是改变历史一类的现象。

  5、黑洞是否真的是时间机器呢?

  黑洞所提供的可能性之一是,在通过了一个时空隧道后落入它们之中,并且重新出现在过去。隧道是什么?有各种各样的假设,从抗重力到对映世界,再到宇宙更替。虽然假设众多,但没有一个是可行的。只需想一想黑洞超强的引力就够了:时间就像一根皮筋,最后被拉长,而在这种情况下要想活着出来是毫无希望的。时间是一个永久的话题,人们仍在不断地探索和尝试其他的方法。

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