发布日期:2025-02-21 08:30 点击次数:67
“当前是几点钟?”这个问题看似约略,却障翳着无限的巧妙。
当你操办周围的东谈主时,谜底可能会天壤之隔。淌若阁下有共事,他们会告诉你是上昼十点整;而远在大洋此岸的一又友则可能说是晚上十点。巴黎的一又友好像会带着睡意说凌晨三点,并酷爱为何这样早就打电话来;至于外天际空间站上的宇航员,则会告诉你当前是凌晨两点整。尽管空间站每天履历十六次日出日落,但他们顺从的是与北京时间大相径庭的天下圭表时间。
一个约略的问题背后,障翳着复杂多变的谜底。那么,哪个谜底是正确的呢?试验上,这些谜底齐是正确的。因为时间是东谈主类界说的办法,不同的时区天然有不同的时间深入。空间站的时间和大地的时间试验上是不同的:大地上的钟表时间若有缺欠,咱们不错手动调遣;而空间站的时间则是由原子钟自动校准的。
为什么咱们要这样作念呢?时时咱们认为时间是客不雅且恒定不变的,无论在寰宇的哪个边缘齐不异。相干词,事实并非如斯。把柄爱因斯坦的相对论,地球上每个东谈主感受到的时间荏苒速率其实齐有所不同——尽管这种互异极其微小,以至于咱们真的察觉不到。
空间站与大地之间存在时间互异的原因是什么呢?为了幸免因时间互异带来的困扰,东谈主们会对空间站上的时钟进行调遣。据测算,空间站的时间每天要比大地快约38微秒。固然这看似微不及谈,但关于卫星定位系统而言,跟着时间推移,积蓄起来的小缺欠将导致数千米级别的偏差,进而影响系统的普通职责。
那么,为什么空间站和大地的时间会有所不同呢?谜底在于爱因斯坦建议的相对论。该表面指出,速率越快,时间就越慢;引力越大,时间也越慢,这便是所谓的时间推广效应。卫星定位系统的卫星时时位于两万公里以上的高空,以极快的速率开动(可达每小时14000公里)。
由于速率极高,卫星上的时间相干于大地来说每天齐会慢大要7微秒;同期,由于高度原因,卫星所受地球引力较小,使妥贴时间比大地快约45微秒。详细考量速率与引力的影响后,最终得出卫星上的时间每天试验上比大地快约38微秒的论断。
这恰是爱因斯坦相对论所描绘的相对时间办法,它澈底颠覆了牛顿力学体系下的完全时空不雅念。相对性往往令东谈主困惑,因为咱们不知谈该驯服哪一个时间才是“正确”的。这亦然爱因斯坦相对时空不雅的中枢念念想之一,即时间和空间齐是相对的,不存在完全的时间和空间。
为了更好地默契时间的相对性,让咱们设计一种情境:假定你乘坐一艘接近光速翱游的飞船前去4.2光年外的比邻星。忽略加快与减慢历程,飞船以接近光速匀速前进。关于地球上的我来说,你需要破钞大要4.2年智力到达指标地。在这技巧,我的生涯将不息进行。
相干词,关于飞船内的你来说,由于速率接近光速,会出现彰着的时间推广效应以及尺缩效应。这意味着在你看来,时间真的是静止不动的,致使可能在刹那间就到达了比邻星。淌若我正好打了一个喷嚏,在你看来我致使还没完成这个作为就还是抵达比邻星。换句话说,在你眼中,我渡过了四年多的时间里,而你只是打了个喷嚏长途。
关于你我方来说,你的个东谈主体验并不会受到太大影响,因为你的时钟仍然按照我方的节拍往来。淌若你无法看到窗外的表象,你可能压根意志不到我正派在一艘高速迁移中的飞船上旅行。
相干词,从外部不雅察者的角度来看,你可能陡然就到了比邻星。固然你认为时间似乎跟世俗不异荏苒,但由于你的速率相配接近光速,因此会产生彰着的尺缩效应。对你而言,底本远处的4.2光年距离仿佛一跨步就能到达。这便是尺缩效应所带来的视觉错觉。
这里波及到知名的“双生子佯谬”问题:地球上的东谈主老了4.2岁,而飞船中的乘客真的莫得任何朽迈迹象。因为我履历了4.2年的岁月变迁,而你的时间却仿佛凝固了一般。
进一步讲,表面上只需以无限接近光速的速率翱游即可终了某种进程上的“长生”。因为在你看来,外界的时间还是已往了无限久,统统这个词寰宇齐可能走到了至极。
尽管相对论中的相对时间不雅念让许多东谈主感到困惑不已,但大齐实验还是诠释了它的正确性。有东谈主可能会问,为什么寰宇中莫得和洽的时间圭表?为什么生涯在统一个天下里的每个东谈主齐有不同的时间感?这恰是时间的魔力场所——每个东谈主齐只需对我方口袋里的时钟注重,这被称为“本征时间”。
事实上,除了你我方的时间以外,其他东谈主的时间对你来说齐莫得试验兴味兴味。唯有在统一参照系下比拟才故兴味兴味,因为不同的参照系意味着不同的时空布景。
举例,假定5000光年外有一个黑洞阁下存在一颗行星,上头居住着外星东谈主。由于荟萃黑洞,这些外星东谈主履历的时间荏苒速率要比地球上慢得多。关联词这种快慢对比对咱们而言并无试验兴味兴味,除非东谈主类切身前去那颗星球或者外星东谈主来到地球考核。
表面上讲,淌若外星东谈主过了一年特地于东谈主类过了屡见不鲜年的话,那又如何呢?毕竟咱们与他们生涯在不同的时空之中,只需要关心我方所处环境中的时间即可,无需过分介怀对方的时间模范如何变化。
即使外星东谈主的寿命为一百岁,那也只是他们的一百年长途,并不会因为他们的时间变慢而延伸到一千岁。天然,从黑洞隔壁的视角来看,他们确乎不错“穿越”到地球的明天,但这仅此长途。
追忆来说,时间确乎是信得过存在的实体,每个东谈主的时间荏苒速率各不调换。这种互异只是是相干于他东谈主而言的主不雅感受,每个东谈主齐无法告成感知到这种眇小死别。