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愛因斯坦時空理論有根據嗎

生活 更新时间:2024-10-08 16:46:48
時間在任何情況下的流逝速度都相同嗎?

答案是否定的

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)1

19世紀末到20世紀初,随着"以太"的破産和麥克斯韋電磁理論的大規模應用,身處瑞士專利局的小職員愛因斯坦,用"光速不變且不可被超越"重新審視了我們的宇宙,發現"時間"其實并不客觀,它在近光速運動狀态下,以及強引力狀态下,流逝速度是要遠遠慢于地球上的,而對于達到光速的光子來說,時間對它來說甚至根本不存在。

宇航員難題

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)2

一名宇航員以光速或者近光速離開地球一年後再返回地球,根據常識,宇航員離開地球再返回地球用了兩年時間,地球上也應該過去了兩年時間,但根據愛因斯坦的相對論,宇航員再返回地球後,地球上其實已經過去了億萬年,甚至考慮到太陽系本身的運動,地球早就不在原來的空間位置上了。

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)3

因為在相對論中時間是相對的而不是絕對的,雖然靜止質量不為零的物體無法達到光速,也無法讓時間真正停下來,但飛船在接近光速的過程中,也會因為參考系的運動速度增加,而導緻參考系下時間流逝速度變慢,也就是"速度越快,時間越慢"

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)4

如果宇航員離開地球與返回地球時的速度都是0.99倍光速的話,等他回到地球後,地球上其實已經過去了14年,而如果飛船的速度是0.99996247倍光速的話,時間就會膨脹到"天上一天,地上一年"的程度,因此宇航員回到地球後,地球上就會過去730年

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)5

引力也能影響時間?

在硬科幻電影《星際穿越》中,主角一行人在黑洞旁邊的星球上進行任務時,時間被旁邊的老年黑洞"卡岡圖雅"嚴重扭曲,達到了"一小時七年"的程度,所以最後男主再見到他的女兒時,自己依舊是當年出發時的樣子,女兒卻垂垂老矣。

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)6

20世紀以來,不斷發射的人造衛星和飛機原子鐘實驗,都證明了"時間流逝速度取決于物體運動速度,運動速度越快,時間越慢",但在後來的廣義相對論中,引力也成了影響時間流逝速度的原因之一。

引力變遷史

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)7

牛頓是第一個對引力現象進行總結歸納的物理學家,但他并不知道引力是如何産生的,隻知道質量越大引力越大,直到愛因斯坦用黎曼幾何"支撐"住自己的廣義相對論後,"引力是由質量扭曲時空造成的幾何跌落"這一解釋,才被科學界接受。

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)8

但作為和相對論齊名的現代物理學另一個支柱,量子力學認為引力并不是由質量扭曲時空産生的,而是和其他三種基本作用力一樣,是由名為"引力子"的基本粒子交換産生的,但遺憾的是直到今天物理學家們都沒能在對撞擊裡找到引力子,所以目前引力的标準解釋還是以廣義相對論的表述為準。

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不過量子力學與相對論在引力上的矛盾也證明了,這兩個理論遠不是物理學的終極理論,在它們之上一定有更完善的理論在"統禦"着他們,也就是愛因斯坦晚年一直在努力構建的"統一場論"或者說"大統一理論"

人類真的能達到光速嗎?

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在《三體》中人類乘坐能達到光速的20%的核聚變飛船時,需要在船艙内灌滿深海液來抵禦加速度帶來的傷害。

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)11

而從現實角度出發,就算未來真的出現了能以近光速飛行的飛船,人類的肉體凡胎也會加速度而被壓成紙片人,所以未來真正能讓人類以近光速遨遊宇宙的絕不是飛船技術,也不是能源技術,而是空間技術。

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)12

根據廣義相對論,我們所處的宇宙時空是能被質量任意扭曲的,黑洞就是質量扭曲時空到極緻的産物,連光都無法逃脫它的引力深井,現代物理學認為人類可以用"奇異物質"或者說"負質量"來把兩個相隔千萬光年的星球連接到一起。

愛因斯坦時空理論有根據嗎(時間是虛拟的愛因斯坦)13

這種被稱為"蟲洞"的時空技術,才是最适合人類文明探索宇宙的技術。

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