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科學家造有史以來最精確的鐘 驗證時空扭曲理論

  探索頻道年度大片《和霍金一起探索宇宙》正在北京電視台青少頻道播出。在片中,史蒂芬·霍金如此描述時空扭曲理論:離金字塔近的人,時間如靜止,離金字塔遠的人,時間如飛逝。因為根據「相對論」,距離引力大的物體越近,時間過得也越慢,反之則越快。霍金自己也曾做過如此比喻:站在樓上的人,要比樓下的人老得更快一點。

  這些通俗易懂的畫面看著有趣,卻把時間差誇大了無數倍。而現實生活中,你的肚臍所經歷的時間,和你的鼻子所經歷的時間真的有所不同嗎?今年2月份,科學家們製造出了有史以來「最精確的鐘」,並測量出了高度相差1米的兩個位置間的時間差。相關研究刊登在近期的《科學》雜誌上。


  速度和引力影響時間

  愛因斯坦認為,時空相互交織,時間在不同的場合會發生不同的變化,時間可能會受到一些因素的影響,比如引力和速度。簡單來說,鐘錶運動時,比不運動時運行更慢。此外,引力越強,鐘錶也跑得越慢。

  在「狹義相對論」中,光速是絕對一致的,永遠不會發生改變,會改變的是時間和重力。在宇宙中,一個物體運動得越快,時間就流失得越慢。這個理論延伸出了很多著名的思想實驗的基礎,比如說著名的「雙胞胎悖論」——有一對雙胞胎,其中弟弟留在地球上,哥哥則乘坐光速宇宙飛船前往遙遠的太空,當他回來的時候,會發現自己的弟弟已經垂垂老矣。

  而根據廣義相對論,愛因斯坦同樣預測引力和時間之間存在密切關係:引力場會拖時間的「後腿」,讓時間放緩。引力越大,時間就會過得越慢。因此,當接近一個質量很大的物體如地球時,時間也會變慢。

  在《和霍金一起探索宇宙》中,霍金用了兩個假想場面解釋愛因斯坦這兩套相對論:一個是假想的環繞地球的快速火車。火車越開越快,直到接近光速,此時,火車裡的人的時間簡直可以用「度日如年」來形容,在假想中接近光速的狀態下,鐘錶的振盪將發生了十分明顯的變化;另一個假想是一艘宇宙飛船從地球出發,飛到宇宙黑洞邊緣,飛船駕駛者技術過硬,剛剛好停留在極端靠近黑洞卻又不會被黑洞吸入的位置上,此時飛船上的鐘表的振盪也發生了明顯的改變。

責任編輯: 沈波  來源:新京報 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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