Unsolved Mysteries
当前位置: 未解之谜网 > 自然科学 > 高速移动的话时间流速会不一样吗?时间暂停是可能的吗?

高速移动的话时间流速会不一样吗?时间暂停是可能的吗?

2023-11-2 未解之谜网

我们都感觉到相同的时间吗?

在二十世纪之前,科学认为时间是普适的:每个人和宇宙中的一切,都感觉到相同时间。那时的假设是,你如果在宇宙里四处摆满了一模一样的时钟,那么每个时钟在任何时刻都会显示相同时间。毕竟,这就是我们在日常生活中遇到的情况。想象一下,如果每个人的钟都以不同的速度奔跑,会是多么混乱!

但后来,爱因斯坦的相对论把空间与时间结合成“时空”*1 概念,改变了一切。爱因斯坦强调,移动中的时钟运行速度较慢。如果你以接近光速行驶至附近的星星,那么你体验的时间,将远远少于在地球上的时间。这并不是说你觉得时间过得很慢,像是“骇客任务”中的慢动作镜头那样,而是说地球上的人和时钟测量到的时间,会比宇宙飞船上的时钟量到的更长。我们都以同样的方式(以每秒一秒的节奏)体验时间,但是如果我们彼此以相对高速移动,我们的时钟就不会同步。

在瑞士的某个地方,制表师刚刚心脏病发作。

一模一样的时钟却以不同速度运行,似乎违背了所有的逻辑论证,但宇宙就是这样运行的。我们知道这是真的,因为我们己经在日常生活中见证了。你的手机(或汽车、飞机)上的 GPS 接收器,会假定绕地球跑的 GPS 卫星时间走得较慢(卫星以每小时数千里的速度,在受地球巨大质量弯曲的空间中移动)。没有这些资讯,你的 GPS 设备将无法从卫星传输的信号中,精确的同步和进行三角定位。关键是当宇宙遵循某个逻辑法则时,这些法则有时不见得如你所想。以这个案例来说,宇宙有个最高速限:光速。根据爱因斯坦的相对论,没有任何东西、资讯甚至是外送披萨的旅行速率,可以比光跑得快。这个速率(每个时段所移动的距离)的绝对上限,会产生一些奇怪后果,并挑战我们的时间概念。

首先,先确定我们了解这个速率限制是如何运作的。最重要的规则是:从任何角度来衡量任何人的速率时,这个速率限制都必须适用。我们说没有什么东西可以比光速还快时,无论你用什么观点来看,就是“没有”。

所以我们来做个简单的思考实验。假设你坐在沙发上并打开手电筒。对你来说,手电筒的光线以光速远离你。不过,我们是否可以把你的沙发绑在火箭上,点燃火箭然后让沙发以惊人的速度移动呢?如果此时你打开手电筒,会发生什么事?如果把手电筒指向火箭前方,光线是否以光速再加上火箭的速率移动呢?

我们将在第十章〈我们能以超光速移动吗?〉花更多时间在这些想法上。但重要的是,为了让所有观察者(在火箭上的你和我们其他在地球上的人)看到,手电筒的光线都是以光速移动的,于是某些东西必须改变,这个东西就是“时间”。

为了帮助你理解这个概念,让我们回到把时间当做时空第四维度的想法。这个想法有助于想象物体如何穿越时间和空间,而把宇宙速限应用在你的总速率上。如果你坐在地球上的沙发里,你没有穿越空间(相对于地球)的速率,所以你穿越时间的速率可以很高。

但如果你坐在火箭上,对地球而言,火箭的移动速度接近光速,那么你穿越空间的速率是非常高的。因此,为了让你穿越时空的总速率在相对于地球时,保持在宇宙速限之内,你的时间速率必须减少,在此所有的速率量测都使用地球上的时钟。

还读得下去吗?

对于不同人可以回报不同时间长度,你可能很难接受,但这是宇宙的运作方式。更奇怪的是,人们可能会在某些情况下,看到事件以不同顺序发生,而且都是正确的。举例来说,两位诚实的观察者,如果以非常不同的速度移动,他们会对谁赢得直线竞速赛有不同的看法。

如果你的宠物美洲驼和雪貂进行赛跑,那么,依据你的移动速度和相对于比赛场地的距离,你可以看到心爱的美洲驼或雪貂赢得比赛。每只宠物都会有属于自己事件的版本,如果你的祖母能够以接近光速的速率移动,她看到的比赛结果可能完全不同。而且,所有人都是正确的!(不过要注意的是,每个人的时间起始点都不相同。)

图/《关于宇宙我们什么都不知道》

我们喜欢认为宇宙有绝对真实的历史,所以不同人可以体验不同的时间,是令人难以接受的想法。我们可以想象,原则上有人可以写下宇宙至今发生的每一件事(这会是非常冗长的故事而且大半都超级无聊)。如果这故事存在,那么每个人都可以根据自己的经验来进行检查,除非是无心之过或视力模煳,每个人读的故事应该要一致。但爱因斯坦的相对论使得一切都是相对的,所以不同观察者对于宇宙里事件的先后顺序,会有不同的描述。

最终我们必须放弃宇宙有绝对单一时钟存在的想法。虽然因此我们有时会遇到违反直觉且看似荒谬的领域,但惊人的是,这种看待时间的方式已测试为真。与许多物理革命一样,我们被迫抛弃自我的直觉,并遵循受时间主观意识影响较小的数学之道。

时间会停止吗?

打从一开始,人们就想排除时间会停止的概念。时间除了向前,我们从未见过它做过其他事,既然如此,时间怎么可能还有别的选项呢?由于我们本来就不清楚为什么时间要前进,所以很难自信的说,时间向前是永恒真理。

一些物理学家相信,时间的“箭头”是根据熵必须增加的法则所决定。也就是说,时间的方向与熵增加的方向相同。但如果这是真的,当宇宙达到最大熵时会发生什么事?在这样的宇宙里,一切都将处于平衡而且不能创造秩序。那么,时间会在这一点停下来吗?还是时间不再有意义?一些哲学家猜测,在这个时刻,时间的箭头和熵增加的法则可能会逆转过来,导致宇宙缩小到一个微小奇点。不过,这个说法比较像是深夜里药吃多了后激发的猜测,而不是实际的科学预测。

还有理论提出大霹雳创造了两个宇宙,一个时间向前流逝,一个时间向后奔流。更疯狂的理论则提出时间不只一个方向。为什么不呢?我们可以在三个(或更多)空间方向中移动,为什么不能有两个或更多的时间方向?真相为何?如往常一样,我们不知道。

注解

爱因斯坦的天才并没有展现在为事物命名上面。

共有363阅 / 0我要评论

发表你的评论吧返回顶部

!评论内容需包含中文


请勾选本项再提交评论