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首先我们来看看时间到底是不是客观的。
绝对的客观是不存在的,因为人类的客观认知本质上都是主观的,人类所有的认知之所以会有不同,就是因为立场不同造成的。
比如说一个水杯,我们都会认为水杯是客观存在的。但水杯到底是什么?如果我们把水杯无限拆分下去,最终会得到原子,电子,夸克。问题就来了,电子和夸克还能继续分割下去吗?它们由什么构成?目前人类无法回答,即使能回答,这个问题最终也会走进死胡同。
而且不管得到什么样的结果,都只是人类的主观认知罢了。说白了,任何问题一旦追根溯源,所谓的客观与主观的分界线就会变得模糊起来。
那么时间是客观的吗?人类很难给出确定答案,因为我们并不知道时间到底是什么,虽然每个人都觉得时间无处不在,但都无法给时间一个明确的客观定义。
日常生活中,我们为何离不开时间呢?简单讲,没有时间,一切将毫无意义。
日常生活经验告诉我们,要明确一个物体的位置,就需要空间坐标,这个坐标是三维的。但仅仅有空间坐标是不够的,我们在描述一件事或者一个物体的时候,还必须引进第四个坐标,时间坐标,否则我们描述的事物就没有意义。
举个简单的例子,你和朋友约会,必须明确地点和时间,这里的地点就是空间。如果仅仅告诉朋友约会的地点而没有时间,这样的约会就没有任何意义。
在爱因斯坦之前,人们一度认为时间和空间是分开的,认为时间是绝对不变的。
不过爱因斯坦的相对论彻底颠覆了我们的传统认知。相对论表明,时间是运动变化的直接体现,但运动又与空间息息相关,所以时间就必须与空间联系在一起,两者是不可分割的,统称为“时空”。
也就是说,任何单独讨论时间和空间的行为都没有意义,两者必须结合在一起才能描述我们的世界。同时,时空也不能脱离物质单独存在,物质也一直在运动,只要运动就需要时间来描述,所以时空和物质也是同时存在的。
爱因斯坦的相对论中的“时空概念”是以闵氏时空为基础的,也就是闵可夫斯基时空图。根据闵氏时空,任何时间都能描述成一个时空光锥。
比如说,朝水面上扔一块石头,溅起的水波就会在时间和空间的方向上形成一个圆锥。
同样的道理,我们也能画出一个事件的光锥。以此时此刻的一个事件P为原点,事件上方就是未来光锥,也就是未来可能发生的事情,而P点下方就是过去光锥,是已经发生的事件集合体。
而将来光锥和过去光锥外的区域是没有意义的,因为相对论告诉我们,光速是宇宙的速度极限,光锥之外的区域意味着“超光速事件”,超光速对于我们来讲是没有意义的。所以对于我们每个人来讲,光锥之内就是命运,光锥之外就是不可知的。
能够看出,时间只是人类认知世界的工具罢了。所以客观来讲,时间其实是不存在的,存在的只是时间概念。爱因斯坦的相对论体系下所谓的“时空”其实指的是时间概念和空间概念。
下面再来说说引力与时间的关系,引力为何会影响时间呢?
归根结底在于,引力与其他基本作用力不同,说白了在广义相对论体系下,引力其实是一种力,它只是时空弯曲的表象,物体沿着弯曲的时空运动,就体现出了引力。
站在四维时空角度,其实任何物体都是一直在做直线运动,只是这里的“直线”与我们在三维空间认知的直线有本质区别,我们通常把四维时空的直线运动称为“测地线”运动。
根据广义相对论,任何物体都是沿着四维时空做直线运动,只不过从三维空间的角度来看,我们会感觉物体在做曲线运动,在绕圈圈。
这就像站在三维空间的视角看二维空间,三维空间的直线运动在二维空间里就是弯曲的。比如说一架飞机在三维空间做直线运动,运动轨迹投影到二维的地面就是弯曲的。
于是,这种时空形状的改变就会带来时间的变化。具体来讲,当光线经过强大的引力场,就会失去部分能量。由于光的能量与频率息息相关,失去能量意味着频率变小,波长变长。
由于光速是不变的,于是光线的两个相邻波峰之间的时间就变长了,意味着时间变慢了。
这也是为什么在高空上观看地面上发生的事件,会感觉地面上的时间变慢了,因为地面的引力更强,时间就会更慢。
这种引力导致的时间膨胀不仅仅是猜测,爱因斯坦的广义相对论早就表明了这点,同时人们在现实生活中也早就验证了这一点。
早在上世纪60年代,科学家就曾经做过一个实验,在一个高塔的顶部和底部分别放置两个非常精确的时钟,结果显示底部的时钟走得更慢。
而这种现象时刻影响着我们的生活,比如说卫星导航系统,由于卫星的高度很高,受到地球的引力较小,就必须考虑到引力对时间流逝速度的影响,当然也要考虑到速度对时间的影响,否则导航系统就会彻底失效。
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