科学家造有史以来最精确的钟 验证时空扭曲理论

作者: 时间:2020-03-07 分类:健康早班车 评论:68 条 浏览:867

探索频道年度大片《和霍金一起探索宇宙》正在北京电视台青少频道播出。在片中,史蒂芬·霍金如此描述时空扭曲理论:离金字塔近的人,时间如静止,离金字塔远的人,时间如飞逝。因为根据「相对论」,距离引力大的物体越近,时间过得也越慢,反之则越快。霍金自己也曾做过如此比喻:站在楼上的人,要比楼下的人老得更快一点。

  这些通俗易懂的画面看着有趣,却把时间差夸大了无数倍。而现实生活中,你的肚脐所经历的时间,和你的鼻子所经历的时间真的有所不同吗?今年2月份,科学家们製造出了有史以来「最精确的钟」,并测量出了高度相差1米的两个位置间的时间差。相关研究刊登在近期的《科学》杂誌上。

  速度和引力影响时间

  爱因斯坦认为,时空相互交织,时间在不同的场合会发生不同的变化,时间可能会受到一些因素的影响,比如引力和速度。简单来说,钟錶运动时,比不运动时运行更慢。此外,引力越强,钟錶也跑得越慢。

  在「狭义相对论」中,光速是绝对一致的,永远不会发生改变,会改变的是时间和重力。在宇宙中,一个物体运动得越快,时间就流失得越慢。这个理论延伸出了很多着名的思想实验的基础,比如说着名的「双胞胎悖论」——有一对双胞胎,其中弟弟留在地球上,哥哥则乘坐光速宇宙飞船前往遥远的太空,当他回来的时候,会发现自己的弟弟已经垂垂老矣。

  而根据广义相对论,爱因斯坦同样预测引力和时间之间存在密切关係:引力场会拖时间的「后腿」,让时间放缓。引力越大,时间就会过得越慢。因此,当接近一个质量很大的物体如地球时,时间也会变慢。

  在《和霍金一起探索宇宙》中,霍金用了两个假想场面解释爱因斯坦这两套相对论:一个是假想的环绕地球的快速火车。火车越开越快,直到接近光速,此时,火车里的人的时间简直可以用「度日如年」来形容,在假想中接近光速的状态下,钟錶的振蕩将发生了十分明显的变化;另一个假想是一艘宇宙飞船从地球出发,飞到宇宙黑洞边缘,飞船驾驶者技术过硬,刚刚好停留在极端靠近黑洞却又不会被黑洞吸入的位置上,此时飞船上的钟錶的振蕩也发生了明显的改变。