?引言:人類對于時間有不同的說法,有人說時間是金,言下之意就是要珍惜時間;也有人說時間對于每個人都是平等的,而愛因斯坦則指出了時間不一定對每個人都是平等的,因為時間存在扭曲現(xiàn)象。
時間這個概念并非是近現(xiàn)代才被提出來的,早在幾千年前的古人就已經(jīng)意識到時間的存在,但對時間的最早認(rèn)知至今已經(jīng)無從考究。在人類歷史上相當(dāng)長的一段時期了,人類所有的活動都是按照時間進(jìn)行的,古人日出而作,日落而息。大家都認(rèn)為時間對每個人都是公平的,大家都在同一時間尺度下生活著,因此幾乎沒有人去研究和思考時間的本質(zhì)。直到愛因斯坦提出了相對論之后,人類對于時間的認(rèn)知才逐漸改變了。
愛因斯坦在相對論中指出,時間固然是一直往前走的,但是它在向前走的過程中并非是一成不變的,它可能受到其他因素的影響而發(fā)生扭曲。這樣的理論一經(jīng)提出來固然會遭到不少人的質(zhì)疑,畢竟人類千百年來一直都沒有對時間產(chǎn)生懷疑,而且也沒有人能夠感受到時間被扭曲過。但隨著更多關(guān)于時間扭曲的實驗和理論被提出,人類逐漸接受這種理論。
那么為什么時間會發(fā)生扭曲呢?總的來說時間扭曲可以分為兩個方面,一方面是時慢尺縮,另一方面是引力時間膨脹。先來說說時慢尺縮,這個概念是由狹義相對論中一條描述時間與運動關(guān)系的方程引出來的,該公式涉及了物體的運動時間、參考系的時間、光速等參數(shù)。從該公式中我們可以得出一個結(jié)論,時間對于運動速度不同的物體來說具有不同的意義。如果物體的運動速度越快的話,那么時間對于該物體來說則越短。
為了驗證這一理論,著名物理學(xué)家喬·哈富勒和他的同時理查德·季廷在上世紀(jì)七十年代初進(jìn)行過一個名為“飛行原子鐘”的實驗。該實驗內(nèi)容是讓一架飛機帶著一塊高精度的原子鐘繞地球飛行一圈,最終實驗結(jié)果證明了飛機上的原子鐘讀數(shù)要比地面上相對靜止的原子鐘讀數(shù)要少得多,由此時慢尺縮得到了驗證。在這之后陸續(xù)有科學(xué)家從其他方面對該理論進(jìn)行驗證,最終得到的結(jié)果也證明了時慢尺縮的存在。
扭曲時間的另一種表現(xiàn)則是引力膨脹,它指的是時間在引力的影響下發(fā)生扭曲。該理論最早是愛因斯坦在1907年提出的,他同樣列舉了一個含有多種參數(shù)的方程,該方程闡述了處在同一引力場的物質(zhì)所經(jīng)歷的時間幾乎相同,但處在不同引力場下的物質(zhì)經(jīng)歷的時間則有可能不同。而時間流逝的快慢取決于引力場里的引力源,引力源質(zhì)量越大則對于處于該引力場的物質(zhì)來說時間流逝就越慢。引力膨脹理論最早在1969年就得到了證實,如今這一理論已經(jīng)應(yīng)用在我們?nèi)粘I钪辛?,只不過很多人都沒有意識到而已。
沒錯,全球定位系統(tǒng)可以說是建立在引力與時間的方程上的。如果沒有引力膨脹理論的提出,那么全球定位系統(tǒng)根本無法精確地進(jìn)行定位。